DE102012111877A1

DE102012111877A1 - Weisse tandem-organische lichtemittierende vorrichtung

Info

Publication number: DE102012111877A1
Application number: DE102012111877A
Authority: DE
Inventors: Chang-Wook Han; Sung-Hoon Pieh; Hong-Seok Choi; Jeong-Dae Seo; Ki-Woog Song
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: KR20130064661A; KR101429924B1; CN103165817B; GB2497427B; CN103165817A; GB2497427A; US8796676B2; DE102012111877B4; DE102012111877A9; US20130146850A1

Abstract

Eine weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad, Spannung und Lebensdauer weist eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die einander gegenüberliegen, eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gebildete ladungserzeugende Schicht, einen zwischen der ersten Elektrode und der ladungserzeugenden Schicht angeordneten ersten Stapel, wobei der erste Stapel eine blaues Licht emittierende erste lichtemittierende Schicht aufweist, und einen zwischen der ladungserzeugenden Schicht und der zweiten Elektrode angeordneten zweiten Stapel auf, wobei der zweite Stapel eine zweite lichtemittierende Schicht aufweist, die einen oder mehrere mit einer phosphoreszierenden Dotiersubstanz, die Licht einer längeren Wellenlänge als blaues Licht emittiert, dotierte Wirte aufweist, wobei die ladungserzeugende Schicht eine mit einem Metall dotierte ladungserzeugende Schicht des N-Typs und eine aus einem organischen Material hergestellte ladungserzeugende Schicht des P-Typs aufweist.

Description

Diese Erfindung beansprucht die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0131378 , eingereicht am 8. Dezember 2011, die hiermit vollständig durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weile organische lichtemittierende Vorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung (engl.: tandem white organic light emitting device), deren Wirkungsgrad, Spannung und Lebensdauer mittels Veränderns einer Konfiguration einer ladungserzeugenden Schicht verbessert werden.
Der Trend der letzten Jahre in Richtung eines von Informationen abhängigen Zeitalters hat eine schnelle Entwicklung im Bereich von Anzeigen mit sich gebracht, die elektrische Informationssignale visuell darstellen. In diesem Zusammenhang sind eine Reihe von Flachbildschirm-Vorrichtungen mit ausgezeichneten Eigenschaften, wie beispielsweise Schlankheit, geringes Gewicht und geringer Energieverbrauch, entwickelt worden und werden aktiv als Ersatz für konventionelle Kathodenstrahlröhren (CRTs) verwendet.
Spezifische Beispiele von Flachbildschirmvorrichtungen umfassen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (LCDs), Plasma-Anzeigepaneel-Vorrichtungen (PDPs), Feldemissions-Anzeigevorrichtungen (FEDs), organische lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs) und ähnliches.
Unter diesen werden organische lichtemittierende Vorrichtungen, die keine zusätzliche Lichtquelle benötigen, ein kompaktes Design verwirklichen und Farben klar wiedergeben, als konkurrenzfähige Anwendungen angesehen.
Organische lichtemittierende Anzeigevorrichtungen erfordern das Bilden von organischen lichtemittierenden Schichten. Das Bilden von organischen lichtemittierenden Schichten wird für gewöhnlich mittels eines Beschichtungsverfahrens unter Verwendung einer Schattenmaske durchgeführt.
Jedoch kann eine großflächige Schattenmaske aufgrund von Belastung verbogen werden. Aus diesem Grund ist es unmöglich, die großflächige Schattenmaske mehrfach zu verwenden, und es treten mit der Strukturbildung von organischen lichtemittierenden Schichten einhergehende Defekte auf. Dementsprechend gibt es eine Nachfrage nach alternativen Verfahren.
Eine Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung (nachfolgend als „Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung” bezeichnet), die als eine Alternative zu der Schattenmaske vorgeschlagen wurde, wird im Folgenden beschrieben werden.
Die Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Schichten lichtemittierender Dioden, die zwischen einer Anode und einer Kathode eingefügt sind, ohne Verwendung einer Maske abgeschieden werden und organischen Schichten, welche die organischen lichtemittierende Schichten aufweisenden, im Vakuum unter Verwendung verschiedener Materialien nacheinander abgeschieden werden.
Dabei kann weißes Licht unter Verwendung einer Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung verwirklicht werden, indem Licht, das von zwei oder mehr lichtemittierenden Schichten emittiert wird, gemischt wird. In diesem Fall weist die Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung eine Mehrzahl von lichtemittierenden Schichten auf, die Licht unterschiedlicher Farben emittieren und zwischen einer Anode und einer Kathode eingeschoben sind, und eine ladungserzeugende Schicht (CGL), die zwischen entsprechenden lichtemittierenden Schichten bereitgestellt ist. Stapel sind, basierend auf der jeweiligen lichtemittierenden Schicht, voneinander getrennt.
In solch einer Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung emittiert ein Material kein Licht und eine Mehrzahl von lichtemittierenden Schichten, die lichtemittierende Materialien mit unterschiedlichen Photolumineszenz-Peaks (PL-Peaks) bei entsprechenden Wellenlängen enthalten, emittieren Licht an unterschiedlichen Positionen der Vorrichtung, und das Licht wird zum Verwirklichen von Licht-Emission überlagert.
Jedoch weist die herkömmliche Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung die folgenden Probleme auf.
Die Tandem-Vorrichtung weist eine ladungserzeugende Schicht zwischen unterschiedlichen Stapeln auf. Außerdem transportiert die ladungserzeugende Schicht Elektronen oder Löcher zu einem benachbarten Stapel. In dieser Hinsicht kann, wenn eine ladungserzeugende Schicht unter Verwendung des herkömmlicherweise für die Tandem-Vorrichtung verwendeten Materials gebildet ist, der Transport von Elektronen oder Löchern zwischen dem benachbarten Stapel und der ladungserzeugenden Schicht aufgrund schlechter Grenzflächen-Eigenschaften der der ladungserzeugenden Schicht benachbarten Stapel unmöglich sein. In diesem Fall kann für gewöhnlich Lichtemission in dem benachbarten phosphoreszierenden oder fluoreszierenden Stapel auftreten.
Dementsprechend wird erhebliche Forschung unternommen, um Faktoren zu finden, die das Injizieren von Löchern oder Elektronen aus der ladungserzeugenden Schicht in benachbarte Stapel hinein blockieren.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung eine weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung, die im Wesentlichen ein oder mehrere Problems aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik löst.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, deren Wirkungsgrad, Spannung und Lebensdauer mittels Veränderns einer Konfiguration einer ladungserzeugenden Schicht verbessert sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung bereitgestellt, die aufweist: eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die einander gegenüberliegen; eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gebildete ladungserzeugende Schicht; einen zwischen der ersten Elektrode und der ladungserzeugenden Schicht angeordneten ersten Stapel, wobei der erste Stapel eine erste lichtemittierende Schicht aufweist, die blaues Licht emittiert; und einen zwischen der ladungserzeugenden Schicht und der zweiten Elektrode angeordneten zweiten Stapel, wobei der zweite Stapel eine zweite lichtemittierende Schicht aufweist, die einen oder mehrere mit einer phosphoreszierenden, Licht einer längeren Wellenlänge als blaues Licht emittierenden Datiersubstanz dotierte Wirte (engl.: hosts) aufweist, wobei die ladungserzeugende Schicht eine mit einem Metall dotierte ladungserzeugende Schicht eines N-Typs und eine aus einem organischen Material bestehende ladungserzeugende Schicht eines P-Typs aufweist.
Die Metalldotierung in der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs kann ein Metall der ersten oder der zweiten Hauptgruppe sein. Zum Beispiel kann das Metall Lithium, Natrium, Magnesium, Kalzium oder Cäsium sein.
Eine Menge der Metalldotierung in der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs kann 2% bis 8% des Gesamtvolumens der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs sein.
Eine Dicke der Metalldotierung in der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs kann 100 Å bis 150 Å sein.
Ein HOMO-Energieniveau der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs kann –5 eV oder weniger sein.
Die ladungserzeugende Schicht des N-Typs kann einen kondensierten aromatischen Ring aufweisen, der einen Heterozyklus aufweist.
Der erste Stapel kann ferner aufweisen: eine zwischen der ersten Elektrode und der ersten lichtemittierenden Schicht angeordnete erste gemeinsame Schicht; und eine zwischen der ersten lichtemittierenden Schicht und der ladungserzeugenden Schicht angeordnete zweite gemeinsame Schicht, und der zweite Stapel kann ferner aufweisen: eine zwischen der ladungserzeugenden Schicht und der zweiten lichtemittierenden Schicht angeordnete dritte gemeinsame Schicht; und eine zwischen der zweiten lichtemittierenden Schicht und der zweiten Elektrode angeordnete vierte gemeinsame Schicht.
Die dritte gemeinsame Schicht und die vierte gemeinsame Schicht können ein Triplett-Energieniveau aufweisen, das 0,01 eV bis 0,4 eV höher ist als das Triplett-Energieniveau des in der zweiten lichtemittierenden Schicht vorhandenen Wirts.
Die erste lichtemittierende Schicht kann blau fluoreszierendes Licht emittieren.
Eine phosphoreszierende Datiersubstanz der zweiten lichtemittierenden Schicht kann eine gelb-grün phosphoreszierende Datiersubstanz, eine gelb phosphoreszierende Datiersubstanz und eine grün phosphoreszierende Datiersubstanz aufweisen, oder eine rot phosphoreszierende Datiersubstanz und eine grün phosphoreszierende Datiersubstanz.
Die zweite lichtemittierende Schicht kann zwei oder mehr Wirte aufweisen, und die Wirte weisen mindestens einen ersten Wirt, der eine Elektronentransporteigenschaft aufweist, und einen zweiten Wirt, der eine Löchertransporteigenschaft aufweist, auf.
Es ist zu bemerken, dass beide, die vorgehende allgemeine Beschreibung und die nachstehende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung 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 Querschnittansicht einer weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 einen Graphen, der die Leuchtintensität in Abhängigkeit von einer Wellenlänge in einer weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung darstellt, in der eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs oder des P-Typs weggelassen ist;
3 einen Graphen, der eine Lichtintensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge entsprechend einer Dotierung einer ladungserzeugenden Schicht des P-Typs mit einem Metall darstellt;
4 einen Graphen, der die Lebensdauer entsprechend einer Dotierung einer ladungserzeugenden Schicht des P-Typs mit einem Metall darstellt;
5 einen Graphen, der die Veränderung der Ansteuerspannung entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration unter Bedingungen verschiedener Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt;
6 einen Graphen, der die Leuchtintensität eines blauen Stapels entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt;
7 einen Graphen, der die Leuchtintensität eines phosphoreszierenden Stapels entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt;
8 einen Graphen, der die Lebensdauer einer blaues Licht emittierenden Schicht entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt;
9 einen Graphen, der die Lebensdauer einer phosphoreszierendes Licht emittierenden Schicht entsprechend der Metall-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt; und
10 einen Graphen, der die Stromintensität entsprechend der Ansteuerspannung bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt.
Bezug wird nun im Detail genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen, wobei Beispiele derselben in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
Im Folgenden wird eine weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben werden.
Insbesondere kann die weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Injizieren von Elektronen und Löchern in benachbarte Stapel hinein erleichtern, indem die Beschaffenheit des Aufbaus einer ladungserzeugenden Schicht geändert wird, und kann seitliche Leckverluste mittels Kontrollierens einer Menge von in die ladungserzeugende Schicht dotiertem Metall verhindern, wodurch die Tandem-Vorrichtung stabil arbeiten kann, selbst wenn sie auf großflächige Bildschirme angewendet wird.
1 zeigt eine Querschnittansicht einer weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 dargestellt, weist die weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine erste Elektrode 110 und eine zweite Elektrode 190, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, eine zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 190 angeordnete ladungserzeugende Schicht 150, einen ersten Stapel 1100, der eine blaues Licht emittierende erste lichtemittierende Schicht 130 aufweist und zwischen der ersten Elektrode 110 und der ladungserzeugenden Schicht 150 angeordnet ist, und einen zweiten Stapel 1200 auf, der eine zweite lichtemittierende Schicht 170 aufweist, die ein, zwei oder mehrere Wirte aufweist, die mit einer phosphoreszierenden Dotiersubstanz dotiert sind, die Licht emittieren, das eine längere Wellenlänge als blaues Licht aufweist, und der zwischen der ladungserzeugenden Schicht 150 und der zweiten Elektrode 190 angeordnet ist.
Ebenso weist die ladungserzeugende Schicht 150 eine mit einem Metall dotierte ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151 und eine aus einem organischen Material hergestellte ladungserzeugende Schicht des P-Typs 152 auf.
Der erste Stapel 1100 weist ferner eine zwischen der ersten Elektrode 110 und der ersten lichtemittierenden Schicht 130 angeordnete erste gemeinsame Schicht 120 und eine zwischen der ersten lichtemittierenden Schicht 130 und der ladungserzeugenden Schicht 150 angeordnete zweite gemeinsame Schicht 140 auf, und der zweite Stapel 1200 weist ferner eine zwischen der ladungserzeugenden Schicht 150 und der zweiten lichtemittierenden Schicht 170 angeordnete dritte gemeinsame Schicht 160 und eine zwischen der zweiten lichtemittierenden Schicht 170 und der zweiten Elektrode 190 angeordnete vierte gemeinsame Schicht 180 auf.
Zum Beispiel kann die erste gemeinsame Schicht 120 eine erste Löchertransportschicht sein, die zweite gemeinsame Schicht 140 kann eine erste Elektronentransportschicht sein, die dritte gemeinsame Schicht 160 kann eine zweite Löchertransportschicht sein, und die vierte gemeinsame Schicht 180 kann eine zweite Elektronentransportschicht sein. In diesem Fall dient die erste Elektrode 110 als eine Anode und die zweite Elektrode 190 dient als eine Kathode.
In einigen Fällen, wenn die erste Elektrode 110 eine Kathode ist und die zweite Elektrode 190 eine Anode ist, kann eine Reihenfolge von der ersten gemeinsamen Schicht bis vierten gemeinsamen Schicht 120, 140, 160 und 180 umgekehrt zu der oben beschriebenen Reihenfolge sein. Das heißt die zweite Elektronentransportschicht, die zweite Löchertransportschicht, die erste Elektronentransportschicht und die erste Löchertransportschicht sind in dieser Reihenfolge festgelegt.
Wenn die erste gemeinsame Schicht 120 eine erste Löchertransportschicht ist, kann ferner eine Löcherinjektionsschicht ausgebildet sein, die der ersten Elektrode 110 benachbart ist, und wenn die vierte gemeinsame Schicht 180 eine zweite Elektronentransportschicht ist, kann ferner eine Elektroneninjektionsschicht ausgebildet sein, die der zweiten Elektrode 190 benachbart ist.
Außerdem kann die erste Löchertransportschicht oder die zweite Löchertransportschicht oder die erste Elektronentransportschicht oder die zweite Elektronentransportschicht eine einlagige oder mehrlagige Struktur aufweisen. Ebenso können, wenn diese Schichten als eine einlagige Schicht gebildet sind, diese mittels Mischens oder gleichzeitigen Abscheidens einer Mehrzahl von funktionellen Materialien gebildet sein. Ebenso können, wenn gewünscht, diese Löchertransportschichten oder Elektronentransportschichten in die lichtemittierende Schicht des entsprechenden Stapels integriert sein.
Eine solche weiße organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung verwirklicht weißes Licht mittels Mischens von blauem Licht, das von der ersten lichtemittierenden Schicht 130 des ersten Stapels 1100 emittiert wird, mit von dem zweiten Stapel 1200 emittierten phosphoreszierenden Licht. Die Farbe des von dem zweiten Stapel 1200 emittierten Lichts hängt von einer in der zweiten lichtemittierenden Schicht 170 enthaltenen phosphoreszierenden Dotiersubstanz ab, und die phosphoreszierende Dotiersubstanz ist zum Beispiel eine einzelne gelb-grün phosphoreszierende Dotiersubstanz oder eine Kombination aus einer gelb phosphoreszierenden Dotiersubstanz und einer grün phosphoreszierenden Dotiersubstanz oder eine Kombination aus einer rot phosphoreszierenden Dotiersubstanz und einer grün phosphoreszierenden Dotiersubstanz.
Phosphoreszierende Dotiersubstanzen beliebiger Farbe können ebenso genutzt werden, solange sich aus der Mischung mit von dem ersten Stapel 110 emittierten blauen Licht die Emission von weißem Licht ergibt.
Für die erste lichtemittierende Schicht 130 kann ein Material verwendet werden, das blaue Fluoreszenz oder blaue Phosphoreszenz emittieren kann. In den unten beschriebenen Tests werden die Tests aufgrund der Eigenschaften von bisher entwickelten Materialien unter Verwendung eines blau fluoreszierenden Materials durchgeführt.
Hierbei weist die zweite lichtemittierende Schicht 170 einen Wirt als einen Hauptbestandteil zusätzlich zu der phosphoreszierenden Dotiersubstanz auf. Der Wirt kann ein einzelner Wirt oder zwei oder mehrere Wirte sein, um Löchertransporteigenschaften oder Elektronentransporteigenschaften zu verstärken. Für Phosphoreszenz ist die zweite lichtemittierende Schicht 170 mittels Dotierens eines Wirts mit etwa 10% oder weniger einer phosphoreszierenden Dotiersubstanz in Abhängigkeit von dem Anteil des Wirts gebildet.
Dabei ist, wie ein oben beschriebenes Beispiel, die erste Elektrode 110 eine aus einer transparenten Elektrode, wie beispielsweise ITO, gebildete Anode, und die zweite Elektrode 190 ist eine aus einer reflektierenden Metallelektrode, wie beispielsweise Al, gebildete Kathode.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. Die oberen und unteren Positionen des ersten Stapels 1100 und des zweiten Stapels 1200 können umgekehrt sein. Das heißt, der zweite Stapel als der phosphoreszierende Stapel kann unten angeordnet sein und der erste Stapel als der blau fluoreszierende Stapel kann oben angeordnet sein. Die Dicken der entsprechenden gemeinsamen Schichten können in Abhängigkeit davon, ob der jeweilige Stapel oben oder unten angeordnet ist, unterschiedlich sein.
Ebenso kann die erste Elektrode 110 auf einem Substrat (nicht dargestellt) abgeschieden werden, und der erste Stapel und zweite Stapel können darauf abgeschieden werden. Alternativ dazu kann, in umgekehrter Reihenfolge, die zweite Elektrode 190 abgeschieden werden, und der zweite Stapel und erste Stapel können dann darauf abgeschieden werden.
Eine der beiden Elektroden 110 und 190 ist eine transparente Elektrode, wie beispielsweise XTO, IZO oder ITZO, und die andere ist eine reflektierende Elektrode, wie beispielsweise Al oder Mg.
Dabei dient die ladungserzeugende Schicht (CGL) 150 zum Ausgleichen von Ladungen zwischen dem ersten Stapel 1100 und dem zweiten Stapel 1200, die benachbart zueinander angeordnet sind, und wird somit auch als ”Zwischenverbindungsschicht” (engl.: intermediate connection layer”, ICL) bezeichnet. In diesem Fall kann die ladungserzeugende Schicht 150 in eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151, die das Injizieren von Elektronen in den ersten Stapel 1100 hinein unterstützt, und eine ladungserzeugende Schicht des P-Typs 152, die das Injizieren von Löchern in den zweiten Stapel 1200 hinein unterstützt, unterteilt sein.
Hierbei ist das in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierte Metall aus den Metallen der ersten Hauptgruppe (Alkalimetalle) oder der zweiten Hauptgruppe (Erdalkalimetalle) ausgewählt. Zum Beispiel kann das Metall jedes von Lithium (Li), Natrium (Na), Magnesium (Mg), Kalzium (Ca) und Caesium (Cs) sein.
Ebenso ist eine Menge des in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151 dotierten Metalls vorzugsweise 1% bis 10% des Gesamtvolumens der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs, weiter vorzugsweise 2% bis 8%, um Träger, wie beispielsweise Elektronen oder Löcher, effizienter zu benachbarten Stapeln zu transportieren und durch Leitfähigkeit hervorgerufenes seitliches Lecken zu verhindern.
Ebenso ist die Dicke des in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierten Metalls (z. B. die Dicke der Metallschicht) vorzugsweise eingestellt auf 50 Å bis 200 Å, weiter vorzugsweise etwa 100 Å bis 150 Å. Eine derartige Dicke ist ebenso festgelegt, um seitliches Lecken der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs 151 zu verhindern und die Transporteffizienz von Trägern zu steigern.
Solch eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151 dient vom Standpunkt des ersten Stapels 1100 aus gesehen als eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht. Ebenso ist die ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151 mittels Dotierens eines Elektronentransportmaterials als Hauptbestandteil mit einem Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall gebildet.
Zum Beispiel kann die ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151 einen kondensierten aromatischen Ring, der einen Heterozyklus aufweist, als ein Elektronentransportmaterial aufweisen.
Dabei weist die ladungserzeugende Schicht des P-Typs 152 ein HOMO-Energieniveau von –5 eV oder weniger auf und dient, vom Standpunkt des zweiten Stapels aus gesehen, als eine Löchertransportschicht. Eine derartige ladungserzeugende Schicht des P-Typs 152 weist ein Löchertransportmaterial auf.
Dabei weisen die dritte gemeinsame Schicht 160 und die vierte gemeinsame Schicht 180 ein Triplett-Energieniveau auf, das um 0,01 eV bis 0,4 eV höher ist als das des in der zweiten lichtemittierenden Schicht 170 vorhandenen Wirts, so dass der phosphoreszierende zweite Stapel 1200 das Einführen eines angeregten Zustands von Triplett-Exzitonen in die dritte gemeinsame Schicht 160 oder die vierte gemeinsame Schicht 180 verhindert und diese auf die zweite lichtemittierende Schicht 170 begrenzt.
Zusätzlich ist der blau fluoreszierendes Licht emittierende erste Stapel 1100 ein Bestandteil, der einen hohen Wirkungsgrad und lange Lebensdauer hinsichtlich der Triplett-Triplett-Annihilation (TTA) aufweist.
Das heißt der erste Stapel 1100 weist ein solcher Vorrichtungs-Strukturdesign auf, dass er die begrenzte interne Quantenausbeute (IQE) eines Fluoreszenzelementes von 25% auf etwa 50% steigert, basierend auf einem Beitrag von verzögerter Fluoreszenz mittels TTA, und dadurch TTA in der ersten lichtemittierenden Schicht 130 unterstützt, um so zu dem auf TTA basierenden Wirkungsgrad beizutragen.
Das heißt da Δ Est (Austauschenergie zwischen Singulett-Zuständen und Triplett-Zuständen) von Wirt und Dotiersubstanz der ersten lichtemittierenden Schicht 130 abnimmt, ist die Umwandlung von Triplett-Zuständen zu Singulett-Zuständen mittels TTA leicht. Um Triplett-Exzitonen effektiv auf die erste lichtemittierende Schicht 130 zu begrenzen, sollte eine Triplett-Energie der ersten gemeinsamen Schicht 120 und der zweiten gemeinsamen Schicht 140 höher sein als eine Triplett-Energie des Fluoreszenz-Wirts. Ein Stapel mit blauer Fluoreszenz mit hohem Wirkungsgrad kann mittels Optimierens der Träger-Mobilität der ersten gemeinsamen Schicht 120 und der zweiten gemeinsamen Schicht 140 erzielt werden, vorausgesetzt diese Bedingungen sind erfüllt.
Zusätzlich ist der zweite Stapel 1200 mittels Dotierens einer Mischung aus einem Wirt, der hervorragende Löchertransporteigenschaften aufweist, und einem Wirt, der hervorragende Elektronentransporteigenschaften aufweist, mit einer phosphoreszierenden Dotiersubstanz (gelb-grün phosphoreszierende Dotiersubstanz, oder gelb phosphoreszierende Dotiersubstanz und grün phosphoreszierende Dotiersubstanz, oder rot phosphoreszierende Dotiersubstanz und grün phosphoreszierende Dotiersubstanz, oder ähnliches) gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie aus dem folgenden Test ersichtlich, die optimale ladungserzeugende Schicht mittels Beobachtens von Eigenschaftsvariationen von weißsen Tandem-organischen Licht emittierenden Vorrichtungen entsprechend den Änderungen von entsprechenden Strukturen von ladungserzeugenden Schichten bestimmt.
In dem folgenden Test ist, unter Bezugnahme auf eine Querschnittansicht aus 1, die lichtemittierende Schicht des ersten Stapels (Fluoreszenz-Stapels) mittels einer blau fluoreszierenden Schicht verwirklicht, und die lichtemittierende Schicht des zweiten Stapels (Phosphoreszenz-Stapels) ist mittels einer gelb-grün phosphoreszierenden Schicht verwirklicht.
Im Folgenden wird eine Konfiguration eines Testbeispiels kurz beschrieben werden. Das folgende Testbeispiel ist ein Referenzbeispiel, in dem sowohl eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs und eine ladungserzeugende Schicht des P-Typs, wie in 2 bis 4 dargestellt, vorhanden sind und eine Menge von in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierten Metalls etwa 3% beträgt und eine Dicke des in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierten Metalls etwa 100 Å beträgt.
Testbeispiel
Im Folgenden wird ein Prozess zum Bilden einer weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben.
Dieses Testbeispiel ist nur zur Verdeutlichung bereitgestellt. Die Materialien für die folgenden Schichten sind nicht beschränkt auf die wie unten beschriebenen, und andere Materialien können ebenso verwendet werden, so lange die Funktionalitäten der entsprechenden Schichten aufrechterhalten werden.
Eine Dünnschichttransistor-Anordnung mit in entsprechenden Pixeln in Form einer Matrix angeordneten Dünnschichttransistoren (nicht dargestellt) wird auf einem transparenten Substrat (nicht dargestellt) gebildet.
Dann wird, wie in 1 dargestellt, eine erste Elektrode 110 unter Verwendung eines Anodenmaterials derart gebildet, dass sie mit dem Dünnschichttransistor verbunden ist. Gewöhnlich wird Inidumzinnoxid (ITO) als Anodenmaterial verwendet.
Dann wird eine erste gemeinsame Schicht 120 auf der ersten Elektrode 110 gebildet. Die erste gemeinsame Schicht 120 wird gebildet mittels nacheinander Abscheidens von HAT-CN (Formel 1) in einer Dicke von 50 Å, NPD (Formel 2, 4,4'-bis[N-(1-Naphthyl)-N-Phenylamino]-Biphenyl) und N,N'-Diphenyl-N-Naphthyl-N'-Biphenyl-1,1'-Biphenyl-4,4'' -Diamin in einer Dicke von 1250 Å und Abscheidens von TCTA (Formel 3) in einer Dicke von 200 Å.
Dann wird eine erste lichtemittierende Schicht 130 auf der ersten gemeinsamen Schicht 120 gebildet. Die erste lichtemittierende Schicht 130 wird in einer Dicke von etwa 250 Å gebildet und weist ADN (Formel 4) und tBu-Perylen (Formel 5) auf.
Dann wird eine zweite gemeinsame Schicht 140 auf der ersten lichtemittierenden Schicht 130 gebildet. Die zweite gemeinsame Schicht 140 wird in einer Dicke von etwa 250 Å unter Verwendung von LGC ETL (Formel 6) gebildet.
Dann werden eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151 und eine ladungserzeugende Schicht des P-Typs 152 nacheinander abgeschieden. Die ladungserzeugende Schicht des N-Typs 151 wird in einer Dicke von etwa 100 Å unter Verwendung von mit 3% Lithium dotiertem BPhen (Formel 7) gebildet, und die ladungserzeugende Schicht des P-Typs 152 wird in einer Dicke von etwa 100 Å unter Verwendung von HAT-CN gebildet.
Dann wird eine dritte gemeinsame Schicht 160 auf der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs 152 gebildet. Die dritte gemeinsame Schicht 160 wird mittels kontinuierlichen Abscheidens von NPD und TCTA in Dicken von 450 Å bzw. 200 Å gebildet.
Dann wird die zweite lichtemittierende Schicht 170 auf der dritten gemeinsamen Schicht 160 gebildet.
Die zweite lichtemittierende Schicht 170 wird in einer Dicke von 300 Å als eine BAlq (Formel 8) und eine Gelb-grün-Dotiersubstanz (Formel 9) aufweisende lichtemittierende Schicht gebildet.
Dann wird eine vierte gemeinsame Schicht 180 auf der zweiten lichtemittierenden Schicht 170 gebildet. Die vierte gemeinsame Schicht 180 wird mittels kontinuierlichen Abscheidens von LGC ETL und LiF in Dicken von etwa. 350 Å bzw. etwa 10 Å gebildet.
Dann wird eine zweite Elektrode 190 als eine Kathode auf der vierten gemeinsamen Schicht 180 unter Verwendung eines reflektierenden Materials, wie beispielsweise Al, gebildet. [Formel 1]
[Formel 2]
[Formel 3]
[Formel 4]
[Formel 5]
[Formel 6]
[Formel 7]
[Formel 8]
[Formel 9]
Als erstes wird ein Beispiel, in dem eine der beiden Typen von ladungserzeugenden Schichten selektiv weggelassen wurde, mit einem Referenzbeispiel (Ref.), in dem beide ladungserzeugenden Schichten vorhanden sind, um die Auswirkungen der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs und der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs auf Tandem-Vorrichtungen abzuschätzen. Tabelle 1

ID Volt (V) Cd/A CIEx CIEy EQE

Ref. 6.90 80 0.323 0.338 32

ohne N-CGL 10.24 69.8 0.454 0.536 20.46

ohne P-CGL 19.54 6.5 0.142 0.067 9.85
2 zeigt einen Graphen, der die Leuchtintensität in Abhängigkeit von einer Wellenlänge in einer weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung darstellt, in der eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs oder des P-Typs weggelassen ist.
In dem Test der Tabelle 1 und der 2 betrug eine Stromdichte 10 mA/cm².
Wie in 2 dargestellt, zeigt das Referenzbeispiel (Ref.), in dem sowohl die ladungserzeugende Schicht des N-Typs als auch die ladungserzeugende Schicht des P-Typs vorhanden ist, Spitzenwerte bei einer Wellenlänge, die der Farbe des von den lichtemittierenden Schichten in dem ersten Stapel und in dem zweiten Stapel emittierten Lichts entspricht.
Andererseits emittiert in dem Beispiel (ohne N-CGL), in dem nur die ladungserzeugende Schicht des N-Typs weggelassen wurde, nur die lichtemittierende Schicht des zweiten Stapels (Phosphoreszenz-Stapel) Licht, und in dem Beispiel (ohne P-CGL), in dem nur die ladungserzeugende Schicht des P-Typs weggelassen wurde, emittiert nur die lichtemittierende Schicht des ersten Stapels (Fluoreszenz-Stapel) Licht. Das heißt es ist ersichtlich, dass, in einem Fall, in dem selektiv die ladungserzeugende Schicht des N-Typs oder des P-Typs weggelassen wurde, der zweite Stapel oder der erste Stapel unabhängig Licht emittiert.
Zusätzlich zeigt, wie aus Tabelle 1 ersichtlich, das Beispiel (ohne N-CGL), in dem die ladungserzeugende Schicht des N-Typs weggelassen wurde, im Vergleich zu dem Referenzbeispiel (Ref.) (einem Beispiel, bei dem beide Typen der ladungserzeugenden Schichten vorhanden sind) eine Zunahme der Ansteuerspannung um 3 V oder mehr, was bedeutet, dass das Beispiel Funktionieren nur des zweiten Stapels (Phosphoreszenz-Stapel) zeigt. Der Grund für dieses Verhalten scheint zu sein, dass alle organischen Schichten von der ersten gemeinsamen Schicht 120 bis zu der zweiten gemeinsamen Schicht 140, die dem ersten Stapel entsprechen, von der Löcherinjektionsschicht des zweiten Stapels (des Phosphoreszenz-Stapels) beeinflusst werden, und die erste lichtemittierende Schicht 130 und die zweite gemeinsame Schicht 140 Hauptfaktoren für das Zunehmen der Ansteuerspannung sind. Dies folgt aus dem Nicht-Injizieren von Elektronen aus der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs 152 in die zweite gemeinsame Schicht 140.
Zusätzlich zeigt, wie aus Tabelle 1 ersichtlich, das Beispiel (ohne P-CGL), in dem die ladungserzeugende Schicht des P-Typs weggelassen wurde, im Vergleich zu dem Referenzbeispiel (Ref.), bei dem beide Typen der ladungserzeugenden Schicht vorhanden sind, eine Zunahme der Ansteuerspannung um 13 V, was bedeutet, dass das Beispiel Funktionieren nur des ersten Stapels zeigt.
Diese Zunahme der Ansteuerspannung scheint auf die Tatsachen zurückzuführen zu sein, dass eine Elektronen-Injektionsbarriere aufgrund des großen Unterschieds zwischen den Energieniveaus an der Grenzfläche zwischen der dritten gemeinsamen Schicht und der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs, die in den zweiten Stapel (Phosphoreszenz-Stapel) eingeführt ist, erhöht ist und die Löchertransportschicht des zweiten Stapels als ein Elektronenflusskanal dient.
Somit funktionieren, wenn eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs oder des P-Typs als die ladungserzeugende Schicht vorhanden ist, der zweite Stapel und der erste Stapel unabhängig voneinander, und eine Ansteuerspannung nimmt zu. Mittels der oben erwähnten Tests ist ersichtlich, dass verschiedene Typen von ladungserzeugenden Schichten als die ladungserzeugende Schicht gestapelt sind.
3 zeigt einen Graphen, der eine Lichtintensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge entsprechend einer Dotierung einer ladungserzeugenden Schicht des P-Typs mit einem Metall darstellt. 4 zeigt einen Graphen, der die Lebensdauer entsprechend einer Dotierung der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs mit einem Metall darstellt.
Wenn die ladungserzeugende Schicht des P-Typs (P-CGL) mit einem Alkalimetall dotiert ist, wie in 3 dargestellt, sinkt die Lebensdauer nach 90 Stunden schnell ab, wie in 4 dargestellt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Kombination der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs mit einem Alkalimetall eine hohe Injektion von Löchern in den zweiten Stapel hinein bewirkt, und somit das Ladungsgleichgewicht verschlechtert.
Andererseits weist die ladungserzeugende Schicht des N-Typs, die eine Stapelstruktur aufweist, in der die ladungserzeugende Schicht des P-Typs nicht mit einem Alkalimetall dotiert ist, eine lineare Abnahme der Lebensdauer über der Zeit auf. Dieser Fall ermöglicht eine stabile Ansteuerung im Vergleich dazu, wenn die ladungserzeugende Schicht des P-Typs mit einem Alkalimetall dotiert ist.
Somit sollte die Struktur der optimalen Tandem-Vorrichtung derart bestimmt werden, dass jede ladungserzeugende Schicht effizient funktionieren kann, um eine optimale Tandem-Vorrichtung zu verwirklichen.
Die weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schlägt eine optimale ladungserzeugende Schicht mittels Beobachtens von Variationen in den Eigenschaften einer Tandem-Vorrichtung unter entsprechenden Bedingungen für die ladungserzeugende Schicht vor. Insbesondere werden bei den Ladungstransportschichten der weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung die Konzentration der Metalldotierung und die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs, die direkter den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Vorrichtung beeinflussen, kontrolliert.
In dem folgenden Test verwendet die ladungserzeugende Schicht des N-Typs ein auf einem kondensierten aromatischen Ring basierendes organisches Material als einen Hauptbestandteil, und Lithium (Li) wird als ein darin dotiertes Alkalimetall oder Erdalkalimetall verwendet.
5 zeigt einen Graphen, der die Veränderung der Ansteuerspannung entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration unter Bedingungen verschiedener Dicke einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt.
Wie in 5 dargestellt, nimmt bei steigender Lithium-Dotierkonzentration, während die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs in dieser Reihenfolge von 80 Å über 110 Å auf 150 Å steigt, die Ansteuerspannung bei allen Dicken zu für einen Lithiumanteil von 2% oder weniger.
Das bedeutet, dass Lithium eine wichtige Rolle beim Injizieren von in der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs erzeugten Elektronen in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs hinein spielt und dass dieses Verhalten von der Ansteuerspannung abhängt. Das heilt, wenn Lithium zu einem Anteil von mindestens 2% dotiert ist, kann die Ansteuerspannung ohne großes Ansteigen bei etwa 7,0 V aufrechterhalten werden.
Dabei wird, wie in diesem Graphen dargestellt, wenn eine Lithium-Dotierkonzentration bei 2% bis 12% liegt, die Ansteuerspannung fast nicht verändert, oder sie nimmt langsam auf 7,8 V oder weniger zu, wenn die Lithium-Dotierkonzentration steigt. Dementsprechend kann, wenn eine Lithium-Dotierkonzentration zwischen 2% und 12% liegt, eine niedrige Ansteuerspannung erzielt werden.
Zusätzlich ist aus dem Graphen aus 5 ersichtlich, dass die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs ebenso die Ansteuerspannung bei der gleichen Lithium-Dotierkonzentration beeinflusst.
Beispielsweise ist, wenn die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs zwischen 110 Å und 150 Å liegt, eine Variation der Ansteuerspannung entsprechend einer Variation der Lithium-Dotierkonzentration fast nicht wahrnehmbar, wenn jedoch die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs 80 Å beträgt, zeigt die Ansteuerspannung eine Zunahme um etwa 0,5 V. Dies scheint mittels Injizierens von in der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs erzeugten Elektronen in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs hinein hervorgerufen zu sein, wenn die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs gering ist.
6 zeigt einen Graphen, der die Leuchtintensität eines blauen Stapels entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt.
Wie in 6 dargestellt, zeigt der blaue Stapel (der erste Stapel), wenn ein Anteil des in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierten Lithiums zwischen etwa 2% und 8% liegt, konstante blaue Lichtausbeute bei entsprechenden Dicken und bei einer Leuchtintensität von 0,2 bis 0,25. Die Lichtausbeute nimmt jedoch bei entsprechenden Dicken bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 1% oder weniger schnell ab, nimmt aber bei einer Lithium-Dotierkonzentration über 8% langsam ab.
Das heißt, wenn ein Anteil an in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierten Lithiums zwischen etwa 2% und 8% liegt, ermöglicht das Injizieren von Elektronen aus der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs in den ersten Stapel hinein einen Ladungsausgleich und wird optimiert, und Elektronen werden unter diesen Bedingungen in extrem kleinen oder großen Mengen injiziert.
7 zeigt einen Graphen, der die Leuchtintensität eines Phosphoreszenz-Stapels entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt.
Wie in 7 dargestellt, zeigt der zweite Stapel (Phosphoreszenz-Stapel) gelb-grüne Phosphoreszenz-Leuchtintensität von etwa 0,15, unabhängig von einem Anteil des in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierten Lithiums, was bedeutet, dass die Leuchtintensität des zweiten Stapels nicht wesentlich durch die Metall(Li)-Dotierkonzentration beeinflusst wird.
Dies scheint auf die Tatsachen zurückzuführen zu sein, dass Elektronen und Löcher zwischen der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs und der dieser benachbarten Löchertransportschicht erzeugt werden und die Bedingungen der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs das Injizieren und den Transport von Elektronen in den ersten Stapel hinein stark beeinflussen und das Injizieren von Löchern in den zweiten Stapel hinein nicht wesentlich beeinflussen.
Im Folgenden wird die Lebensdauer des ersten Stapels und des zweiten Stapels der weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Im folgenden Test ist die Stromdichte auf 50 mA/cm² eingestellt.
8 zeigt einen Graphen, der die Lebensdauer einer blaues Licht emittierenden Schicht entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt.
Wie in 8 dargestellt, ist die Variation der Lebensdauer des ersten Stapels (des blau fluoreszierenden Stapels) abhängig von der Lithium-Dotierkonzentration.
Wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von etwa 110 Å bis 150 Å aufweist, zeigt sie ähnliche Lebensdauereigenschaften, und wenn die Lithium-Dotierkonzentration 2% oder weniger beträgt oder 8% oder mehr beträgt, zeigt der erste Stapel eine rasche Abnahme der Lebensdauer. Dies wird hervorgerufen durch eine Verschlechterung von Vorrichtungseigenschaften aufgrund von Bildung von Exzitonen an der Grenzfläche zwischen der lichtemittierenden Schicht und der gemeinsamen Schicht, was hinsichtlich der Variation der blauen Lichtausbeute entsprechend der Lithium-Dotierkonzentration aus der Variation des Ladungsgleichgewichts resultiert. Ebenso ist, wenn eine Lithium-Dotierkonzentration 2% bis 8% beträgt, eine Lebensdauer von 150 Stunden oder mehr sichergestellt.
Jedoch nimmt die Lebensdauer, wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von 80 Å aufweist, bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 2% oder mehr linear zu, aber die Lebensdauer nimmt im Vergleich zu dem Phosphoreszenz-Stapel bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 6% oder weniger beträchtlich auf 150 Stunden oder weniger ab. Dementsprechend könnte daraus geschlossen werden, dass, wenn die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs in dem ersten Stapel (Fluoreszenz-Stapel) der weißen Tandem-organischen lichtemittierenden Vorrichtung übermäßig klein ist, die Lebensdauer nicht geeignet aufrechterhalten werden kann.
Aus dem oben beschriebenen Test ist ersichtlich, dass, wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von etwa 100 Å bis 150 Å und eine Lithium-Dotierkonzentration von 2% bis 8% aufweist, der erste Stapel eine Lebensdauer von 150 h oder länger sicherstellen kann.
Dabei ist aus dem oben beschriebenen Graphen ersichtlich, dass sich die Lebensdauer proportional zu der Metall-Dotierkonzentration erhöht, dass jedoch die Lebensdauer-Eigenschaften unter der Bedingung von 9%iger Dotierung oder weniger schlecht sind. Das heißt eine geringere Grenze der Metall-Dotierkonzentration ist erforderlich.
9 zeigt einen Graphen, der die Lebensdauer einer phosphoreszierendes Licht emittierenden Schicht entsprechend der Metall-Dotierkonzentration bei verschiedenen Dicken einer ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt.
Wie in 9 dargestellt, variiert hinsichtlich der Veränderungen der Lebensdauer des zweiten Stapels (Phosphoreszenz-Stapels) in Abhängigkeit von der Lithium-Dotierkonzentration das Verhalten der Lebensdauer bei einer Lithium-Dotierkonzentration von etwa 2% erheblich, und das Verhalten der Lebensdauer ändert sich in Abhängigkeit von der Dicke bei einer Lithium-Dotierkonzentration von etwa 8%.
Das heißt die Lebensdauer ist geringer bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 2% oder weniger, wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von etwa 80 Å bis etwa 110 Å aufweist. Hierbei kann eine konstante Lebensdauer bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 2% bis 8% nicht sichergestellt werden, wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von etwa 80 Å aufweist. Innerhalb dieser Spanne kann eine Lebensdauer von 150 h oder länger sichergestellt werden.
Ebenso wird eine vorher festgelegte Lebensdauer von 180 h bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 2% bis 8% im Wesentlichen aufrechterhalten, wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von 110 Å aufweist.
Außerdem wird bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 2% oder weniger eine vorher festgelegte Lebensdauer von etwa 230 h aufrechterhalten, wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von 150 Å aufweist, und bei einer Lithium-Dotierkonzentration von 2% bis 8% wird eine Lebensdauer von 170 h bis 180 h aufrechterhalten, wie in dem Fall, in dem die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs 110 Å beträgt.
Aus dem oben beschriebenen Graphen ist ersichtlich, dass dieser Fall innerhalb eines Lithium-Dotierkonzentrationsbereichs von 2% bis 8% ein im Wesentlichen ähnliches Lebensdauerverhalten wie der blaue Fluoreszenz-Stapel aus 8 zeigt, in dem die ladungserzeugende Schicht des N-Typs mit der gleichen Menge an Lithium dotiert ist. Das heißt innerhalb des oben erwähnten. Dickenbereichs zeigen der erste Stapel (blauer Fluoreszenz-Stapel) und der zweite Stapel (gelb-grüner Phosphoreszenz-Stapel) ähnliches Lebensdauerverhalten. Außerdem, wie in den Testergebnissen der 8 beschrieben, ist eine Lebensdauer des ersten Stapels von 150 h oder länger sichergestellt, wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von etwa 100 Å bis etwa 150 Å und eine Lithium-Dotierkonzentration von 2% bis 8% aufweist.
10 zeigt einen Graphen, der die Stromintensität entsprechend der Ansteuerspannung bei verschiedenen Dicken der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs darstellt.
Wie in 10 dargestellt, nimmt die Ansteuerspannung zu, wenn die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs abnimmt. Der Grund dafür ist, dass die Leitfähigkeit der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs höher ist und das Injizieren von Elektronen in den ersten Stapel hinein effizient ist.
Dabei ist das in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierte Metall nicht auf Lithium beschränkt und kann ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall sein. Wenn ein anderes Metall als Lithium verwendet wird, können die Dotierkonzentration oder die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs, die eine lange Lebensdauer und hohen Wirkungsgrad ermöglichen, verändert sein. Solch eine Dotierkonzentration beträgt etwa 1% bis etwa 10%. Ebenso beträgt die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs etwa 50 Å bis etwa 200 Å.
Da die ladungserzeugende Schicht des N-Typs größere Leitfähigkeit zeigt im Vergleich zu der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs, ist sie sehr anfällig für seitliches Lecken. Dementsprechend sollten, nachdem eine das Verhindern von seitlichem Lecken ermöglichende Dotierkonzentration und Dicke beachtet werden, Bedingungen angewendet werden, die optimierte Funktionen für Tandem-Vorrichtungen ermöglichen. Diese Testbedingungen sind so festgelegt, dass seitliches Lecken verhindert wird und optimaler Wirkungsgrad und Lebensdauer erzielt werden. Wenn die ladungserzeugende Schicht des N-Typs eine Dicke von etwa 100 Å bis etwa 150 Å und eine Lithium-Dotierkonzentration von 2% bis 8% aufweist, ist eine Lebensdauer des ersten Stapels von 150 h oder mehr sichergestellt.
Dabei kann die weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Anzeigen angewendet werden. Für Anzeigen kleiner Größe bis zu großflächigen Anzeigen kann der Abstand zwischen Pixeln unterschiedlich sein. Dementsprechend ruft dies eine Änderung des Standards von seitlichem Lecken hervor. Als ein Ergebnis kann, wenn die weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Anzeigen angewendet wird, die Dicke der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs unter den oben beschriebenen Bedingungen entsprechend der Pixelgröße der Anzeigen verändert werden.
Die weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Vorteile auf.
Erstens ist ein Stapel, der eine ladungserzeugende Schicht des N-Typs und eine ladungserzeugende Schicht des P-Typs aufweist, als eine ladungserzeugende Schicht an der Grenzfläche zwischen benachbarten Stapeln gebildet, um Diodeneffekte bereitzustellen, wodurch die Effizienz des Elektronentransports oder des Löchertransports zu den benachbarten Stapeln verbessert werden, ohne dass diese in der ladungserzeugenden Schicht gefangen sind.
Zweitens ist die ladungserzeugende Schicht des N-Typs unter spezifischen Bedingungen gestaltet, wodurch in einer Anordnung des Tandem-Typs seitliches Lecken verhindert, Ladungstransport verbessert, Ladungsausgleich zwischen einem blaues Licht emittierenden Stapel und einem Phosphoreszenz-Stapel optimiert und eine Ansteuerspannung abgesenkt und die Lebensdauer erhöht werden. Ebenso können als ein Ergebnis weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtungen stabil verwirklicht werden.
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
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0131378 [0001]

Claims

Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung, aufweisend: eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die einander gegenüberliegen; eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gebildete ladungserzeugende schickt; einen zwischen der ersten Elektrode und der ladungserzeugenden Schicht angeordneten ersten Stapel, wobei der erste Stapel eine blaues Licht emittierende erste lichtemittierende Schicht aufweist; und einen zwischen der ladungserzeugenden Schicht und der zweiten Elektrode angeordneten zweiten Stapel, wobei der zweite Stapel eine zweite lichtemittierende Schicht aufweist, die einen oder mehrere mit einer phosphoreszierenden Datiersubstanz, die Licht einer längeren Wellenlänge als blaues Licht emittiert, dotierte Wirte aufweist, wobei die ladungserzeugende Schicht eine mit einem Metall dotierte ladungserzeugende Schicht des N-Typs und eine aus einem organischen Material hergestellte ladungserzeugende Schicht des P-Typs aufweist.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierte Metall ein Metall der ersten Hauptgruppe oder der zweiten Hauptgruppe ist.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Metall irgendeines der folgenden ist: Lithium, Natrium, Magnesium, Kalzium, Cäsium.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Menge des in die ladungserzeugende Schicht des N-Typs dotierten Metalls 2% bis 8% des Gesamtvolumens der ladungserzeugenden Schicht des N-Typs beträgt.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Dicke der Metall-dotierten ladungserzeugenden Schicht des N-Typs 100 Å bis 150 Å beträgt.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein HOMO-Energieniveau der ladungserzeugenden Schicht des P-Typs –5 eV oder weniger beträgt.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ladungserzeugende Schicht des N-Typs einen kondensierten aromatischen Ring aufweist, der einen Heterozyklus aufweist.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Stapel ferner aufweist: eine zwischen der ersten Elektrode und der ersten lichtemittierenden Schicht angeordnete erste gemeinsame Schicht; und eine zwischen der ersten lichtemittierenden Schicht und der ladungserzeugenden Schicht angeordnete zweite gemeinsame Schicht, und wobei der zweite Stapel ferner aufweist: eine zwischen der ladungserzeugenden Schicht und der zweiten lichtemittierenden Schicht angeordnete dritte gemeinsame Schicht; und eine zwischen der zweiten lichtemittierenden Schicht und der zweiten Elektrode angeordnete vierte gemeinsame Schicht.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die dritte gemeinsame Schicht und die vierte gemeinsame Schicht ein Triplett-Energieniveau aufweisen, das um 0,01 eV bis 0,4 eV höher ist als ein Triplett-Energieniveau des in der zweiten lichtemittierenden Schicht vorhandenen Wirts.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die erste lichtemittierende Schicht blau fluoreszierendes Licht emittiert.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei eine phosphoreszierende Dotiersubstanz der zweiten lichtemittierenden Schicht eine gelb-grün phosphoreszierende Datiersubstanz aufweist.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei eine phosphoreszierende Dotiersubstanz der zweiten lichtemittierenden Schicht eine gelb phosphoreszierende Dotiersubstanz und eine grün phosphoreszierende Dotiersubstanz aufweist.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei eine phosphoreszierende Dotiersubstanz der zweiten lichtemittierenden Schicht eine rot phosphoreszierende Dotiersubstanz und eine grün phosphoreszierende Dotiersubstanz aufweist.
Weiße Tandem-organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die zweite lichtemittierende Schicht zwei oder mehr Wirte aufweist und die Wirte mindestens einen ersten Wirt, der eine Elektronentransporteigenschaft aufweist, und einen zweiten Wirt aufweisen, der eine Löchertransporteigenschaft aufweist.