DE112008000348T5

DE112008000348T5 - Organische lichtemittierende Vorrichtung mit verbesserter Lichtemissionseffizienz und Verfahen zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112008000348T5
Application number: DE112008000348T
Authority: DE
Inventors: Min-Soo Daejeon Kang; Jaoung-Kwen Daejeon Noh; Yun-Hye Daejeon Hahm; Jung-Bum Daejeon Kim; Jong-Seok Kim; Jung-Hyoung Daejeon Lee
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: CN101606436A; WO2008097046A1; JP2013110120A; CN101606436B; KR20080073256A; US20100320446A1; KR100942365B1; JP2010518557A; DE112008000348B4; US8253127B2

Abstract

Eine organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend:
eine untere Elektrode;
eine oder mehrere Schichten aus organischem Material, einschließlich einer lichtemittierenden Schicht; und
eine obere Elektrode,
wobei weiter eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 auf der oberen Elektrode in wenigstens einem Bereich von Bereichen, durch die Strahlen mit roten, grünen und blauen Farben hindurchgelassen werden, ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische lichtemittierende Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine organische lichtemittierende Vorrichtung, bei der eine optische Länge im Hinblick auf den Mikrokavitätseffekt leicht eingestellt werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2007-0011512 , eingereicht am 5. Februar 2007 beim KIPO, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
Stand der Technik
Verschiedene Arten von organischen lichtemittierenden Vorrichtungen sind im bekannten Stand der Technik bekannt und können für verschiedene Zwecke verwendet werden. Die organische lichtemittierende Vorrichtung wird in eine organische lichtemittierende Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp, eine organische lichtemittierende Vorrichtung vom Bodenlichtemissionstyp und eine organische lichtemittierende Vorrichtung vom Zweiseitenlichtemissionstyp klassifiziert. Wenn die organische lichtemittierende Vorrichtung vom Bodenlichtemissionstyp in einem aktiven Matrixdisplay verwendet wird, ist ein Dünnfilmtransistor (TFT) an einer Oberseite einer lichtemittierenden Quelle angeordnet. So wird ein Verhältnis (Öffnungsverhältnis) eines aktiven Displaybereiches verringert.
Die oben genannten Probleme sind in dem Fall schwerwiegend, wenn ein ausgeklügeltes Display, das eine große Anzahl von TFTs erfordert, hergestellt wird. Die organische lichtemittierende Vorrichtung vom Bodenlichtemissionstyp hat im Allgemeinen ein Öffnungsverhältnis, das niedriger ist als 40%. Das Öffnungsverhältnis, das in einem WXGA-Display unter Verwendung von TFTs für 14''-Qualität verwendet wird, kann niedriger als 20% sein. Dieses kleine Öffnungsverhältnis beeinflusst den Verbrauch von Antriebsenergie und die Lebensdauer des OLEDs negativ.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp kann verwendet werden, um die obigen Probleme zu lösen. Eine bekannte organische lichtemittierende Vorrichtung wird durch sequenzielles Übereinanderschichten einer Anode, einer Schicht aus organischem Material und einer Kathode auf einem Substrat hergestellt, und das Metall, das eine geringe Arbeitsfunktion besitzt, wird als das Material der Kathode verwendet. In der or ganischen lichtemittierenden Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp wird, da die obere Elektrode durchsichtig ist, die Kathode so ausgebildet, dass sie eine sehr geringe Dicke aufweist, so dass sichtbare Strahlen durch das Metall hindurchgehen können. Zusätzlich wird in der organischen lichtemittierenden Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp, um den Output von Licht, das durch die Oberseite emittiert wird, zu maximieren, eine reflektierende Schicht an einem unteren Teil der Anode, das heißt der unteren Elektrode, bereitgestellt. Die oben genannte bekannte organische lichtemittierende Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp, die die obere Elektrode, die als die Kathode verwendet wird, und die reflektierende Schicht an einem unteren Teil der unteren Elektrode einschließt, ist in 1 dargestellt.
In der oben genannten organischen lichtemittierenden Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp wirken die obere Elektrode und die reflektierende Schicht, die am unteren Teil der unteren Elektrode bereitgestellt ist, als Spiegel, somit wird Licht, das von der lichtemittierenden Schicht der organischen lichtemittierenden Vorrichtung emittiert wird, durch die Spiegel reflektiert. Demgemäß tritt die destruktive Interferenz und die konstruktive Interferenz von Licht auf, was ein Phänomen verursacht, wo nur Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge erhalten wird und die Intensität von Licht mit der restlichen Wellenlänge verringert wird. Das Phänomen wird als Mikrokavitätseffekt bezeichnet. In der organischen lichtemittierenden Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp wird wegen des obigen Phänomens das Lichtemissionsspektrum verschoben oder die Farbkoordinate verändert. Im Zusammenhang hiermit wird ein Abstand zwischen den Spiegeln als optische Länge bezeichnet.
Ein Versuch ist unternommen worden, die optische Länge so einzustellen, dass die optische Interferenzintensität sich an den Peak entsprechend der Art der Farbe des emittierten Lichts annähert. Die koreanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 10-2005-0048412 offenbart zum Beispiel ein Verfahren zur Einstellung der Dicke einer Elektrode, die eine untere Elektrode einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung ist (2). Wenn die Dicke der unteren Elektrode entsprechend der Art der Farbe des emittierten Lichts durch Verwendung von Masken, deren Art von der Art der Farbe des emittierten Lichts abhängt, während eines typischen Sputterverfahrens im Verlauf der Ausbildung der unteren Elektrode eingestellt wird, gibt es jedoch insofern Probleme, als die Lebensdauer der Maske verringert ist und Fremdsubstanzen während des Verfahrens erzeugt werden. Zusätzlich kann eine ungleichmäßige Struktur, die durch eine ungleichmäßige Dicke des unteren Teils der lichtemittierenden Schicht entsprechend der Art der Farbe des emittierten Lichts verursacht wird, die Stabilität des gesamten Herstellungsverfahrens der Vorrichtung verringern. Außerdem kann die Dicke der Schicht aus organischem Material der organischen lichtemittierenden Vorrichtung, um die optische Länge einzustellen, eingestellt werden (3). In diesem Fall gibt es insofern Probleme, als es schwierig ist, das Verfahren durchzuführen, und die Antriebsspannung erhöht ist.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Die gegenwärtigen Erfinder haben festgestellt, dass in einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp, selbst wenn eine obere Elektrode mit einer Durchlässigkeit von 80% oder mehr in Bezug auf Licht, das von einer lichtemittierenden Schicht der Vorrichtung emittiert wird, verwendet wird, der Mikrokavitätseffekt aufgrund eines Unterschiedes zwischen den Brechungsindizes der oberen Elektrode und einer Luftschicht erzielt werden kann, und in diesem Fall kann eine optische Länge eingestellt werden, indem eine zusätzliche Schicht auf der oberen Elektrode ausgebildet wird. Die organische lichtemittierende Vorrichtung mit der hervorragenden Lichtemissionseffizienz kann bereitgestellt werden, indem die optische Länge gemäß der obigen Methode, verglichen mit einem bekannten Stand der Technik leicht eingestellt werden kann.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine organische lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, bei der eine optische Länge leichter eingestellt werden kann, so dass der optimale Mikrokavitätseffekt entsprechend der Art der Farbe des emittierten Lichts erzielt wird, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Technische Lösung
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine organische lichtemittierende Vorrichtung bereit, die eine untere Elektrode, eine oder mehrere Schichten aus organischem Material, einschließlich einer lichtemittierenden Schicht, und eine obere Elektrode einschließt. Eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 wird weiter auf der oberen Elektrode in wenigstens einem Bereich von Bereichen ausgebildet, durch die Strahlen mit roten, grünen und blauen Farben hindurchgelassen werden.
In der organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die obere Elektrode eine Durchlässigkeit von 80% oder mehr in Bezug auf Licht, das von der lichtemittierenden Schicht emittiert wird, aufweist. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die obere Elektrode eine Dicke von 500 Å oder mehr aufweist. Weiter ist es bevorzugt, dass ein Unterschied zwischen einem Brechungsindex der oberen Elektrode und einem Brechungsindex der Schicht aus organischem Material, die mit der oberen Elektrode in Kontakt kommt, kleiner als 0,5 ist.
In der organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke einer Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 entsprechend der Farbe des emittierten Lichts, das durch die obigen Schichten hindurchgelassen wird, eingestellt wird.
Es ist bevorzugt, dass in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, die durch die obigen Schichten hindurchgelassen wird, rot ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 400 nm liegt. Weiter ist es bevorzugt, dass in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, das durch die obigen Schichten hindurchgelassen wird, grün ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Bre chungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 300 nm liegt. Weiter ist es bevorzugt, dass in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, die durch die obigen Schichten hindurchgelassen wird, blau ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 200 nm liegt.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine elektronische Vorrichtung oder eine Beleuchtungsvorrichtung bereit, die die oben genannte organische lichtemittierende Vorrichtung einschließt.
Weiter stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung bereit, welches einschließt, dass eine untere Elektrode, ein oder mehrere Schichten aus organischem Material, einschließlich einer lichtemittierenden Schicht, und eine obere Elektrode auf einem Substrat sequenziell ausgebildet werden. Eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 wird weiter auf der oberen Elektrode in wenigstens einem Bereich von Bereichen, durch die Strahlen mit roten, grünen und blauen Farben hindurchgelassen werden, ausgebildet.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, in einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung, weiter eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 auf einer oberen Elektrode in wenigstens einem Bereich von Bereichen, durch die Strahlen mit roten, grünen und blauen Farben hindurchgelassen werden, ausgebildet. Dadurch kann eine optische Länge in Bezug auf den Mikrokavitätseffekt leichter eingestellt werden, und somit kann die Lichtemissionseffizienz der organischen lichtemittierenden Vorrichtung in einfacher Weise verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die den Mikrokavitätseffekt in einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung vom Oberlichtemissionstyp veranschaulicht;
2 und 3 sind Ansichten, die das Einstellen einer optischen Länge gemäß einer bekannten Technologie veranschaulichen; und
4 und 5 sind Querschnittsansichten eines Beispiels einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beste Art und Weise zur Durchführung der Erfindung
Im Weiteren wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben werden. In einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann, in dem Fall, wenn eine obere Elektrode mit einer Durchlässigkeit von 80% oder mehr in Bezug auf Licht, das von einer lichtemittierenden Schicht der Vorrichtung emittiert wird, verwendet wird, aufgrund eines Unterschiedes zwischen dem Brechungsindex der oberen Elektrode und dem Brechungsindex einer Luftschicht der Mikrokavitätseffekt erzielt werden. In diesem Fall ist eine obere Grenze einer optischen Länge in Bezug auf den Mikrokavitätseffekt eine Grenzfläche der oberen Elektrode und der Luftschicht. Im Gegensatz hierzu wird, in einem bekannten Stand der Technik, die obere Elektrode, die die niedrige Durchlässigkeit in Bezug auf Licht aufweist und als die reflektierende Schicht wirkt, als die oben genannte obere Elektrode verwendet. Somit ist die obere Grenze der optischen Länge in Bezug auf den Mikrokavitätseffekt die Grenzfläche der oberen Elektrode und der Schicht aus organischem Material.
Aufgrund eines Unterschiedes zwischen der vorliegenden Erfindung und dem oben genannten bekannten Stand der Technik kann, bei der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, eine zusätzliche Schicht auf der oberen Elektrode ausgebildet werden, um die optische Länge einzustellen. Die oben genannte Methode kann verwendet werden, um eine organische lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, die den hervorragenden Lichtemissionseffekt aufweist, indem die optische Länge einfacherweise eingestellt wird, verglichen mit dem Fall des bekannten Standes der Technik. In der vorliegenden Erfindung wird die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 auf der oberen Elektrode ausgebildet. Wenn der Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 liegt, kann Licht von der Grenzfläche zur Luftschicht reflektiert werden. So kann der Mikrokavitätseffekt erzielt werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, um die optische Länge so einzustellen, dass der Mikrokavitätseffekt entsprechend der Art der Wellenlänge der Farbe des emittierten Lichts maximiert werden kann, dass die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 entsprechend der Art der Wellenlänge der Farbe des emittierten Lichts, das durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, in geeigneter Weise eingestellt wird. In dem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, das durch die obigen Schichten hindurchgelassen wird, rot ist, ist es bevorzugt, dass die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der zusätzlichen Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 400 nm liegt. Weiter ist es, in dem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, die durch die obigen Schichten hindurchgelassen wird, grün ist, bevorzugt, dass die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der zusätzlichen Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 300 nm liegt. Zusätzlich ist es, in dem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, das durch die obigen Schichten hindurchgelassen wird, blau ist, bevorzugt, dass die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der zusätzlichen Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 200 nm liegt.
In dem Fall, wenn die Gesamtsumme der Dicken der obigen Schichten geringer ist als 10 nm, können die Dicken der Schichten die Leitfähigkeit beeinflussen, die erforderlich ist, um als die Elektrode verwendet zu werden, und die Durchlässigkeit, die erforderlich ist, um die Oberlichtemission zu bewirken. In dem Fall, wenn die Gesamtsumme der Dicken der obigen Schichten größer als 400 nm, 300 nm und 200 nm in Bezug auf die roten, grünen und blauen Durchlässigkeitsbereiche ist, können die Dicken der Schichten die Durchlässigkeit beeinflussen, die erforderlich ist, um die Oberlichtemission zu bewirken.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Oberlichtemissionstyp oder ein Zweiseitenlichtemissionstyp sein. In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch bevorzugt, den Oberlichtemissionstyp zu verwenden. Zusätzlich kann die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine normale Struktur aufweisen, in der die untere Elektrode die Anode ist und die obere Elektrode die Kathode ist, oder eine umgekehrte Struktur, in der die untere Elektrode die Kathode ist und die obere Elektrode die Anode ist.
Im Weiteren werden Elemente, die die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausmachen, beschrieben werden.
In der vorliegenden Erfindung ist die Art der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 so lange nicht beschränkt, wie die Schicht einen Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 aufweist. Bevorzugte Beispiele für das Material, das die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 ausmacht, schließen eine organische Substanz, eine anorganische Substanz, Metalloxide, Metallcarbide, Metallnitride, Metalloxynitride, Metallhalogenide und dergleichen ein. Spezifische Beispiele davon können TCO (Transparent Conducting Oxide – durchsichtiges leitendes Oxid), wie etwa ITO (Indiumzinnoxid) und IZO (Indiumzinkoxid), Titanoxide, Siliciumnitride, Siliciumoxynitride, Lithiumfluoride, eine Verbindung, die durch die folgende Formel 1 dargestellt ist, eine Verbindung mit einer funktionellen Gruppe, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Imidazolgruppe, einer Oxazolgruppe und einer Thiazolgruppe, NPB (4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl) und dergleichen einschließen. Das Material für die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 kann dasselbe wie dasjenige für die obere Elektrode sein. [Formel 1]
In der obigen Formel 1 sind R¹ bis R⁶ jeweils ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, einem Halogenatom, Nitril (-CN), Nitro (-NO₂), Sulfonyl (-SO₂R¹¹), Sulfoxid (-SOR¹¹), Sulfonamid (-SO₂NR¹¹R¹²), Sulfonat (-SO₃R¹¹), Trifluormethyl (-CF₃), Ester (-COOR¹¹), Amid (-CONHR¹¹ oder -CONR¹¹R¹²), substituiertem oder unsubstituiertem und gerad- oder verzweigtkettigem C₁-C₁₂-Alkoxy, substituiertem oder unsubstituiertem und gerad- oder verzweigtkettigem C₁-C₁₂-Alkyl, substituierten oder unsubstituierten und aromatischen oder nicht-aromatischen Heterocyclen, substituiertem oder unsubstituiertem Aryl, substituiertem oder unsubstituiertem Mono- oder Diarylamin und substituiertem oder unsubstituiertem Aralkylamin, und sind R¹¹ und R¹² jeweils ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C₁-C₆₀-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem Aryl und substituierten oder unsubstituierten 5- bis 7-gliedrigen Heterocyclen.
Spezifische Beispiele für die Erfindung, die durch die obige Formel 1 dargestellt ist, schließen die Verbindungen ein, die durch die folgenden Formeln 11 bis 16 dargestellt sind, sind aber nicht darauf beschränkt. [Formel 11]
[Formel 12]
[Formel 13]
[Formel 14]
[Formel 15]
[Formel 16]
Beispiele für die Verbindung, die die funktionelle Gruppe aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus der Imidazolgruppe, der Oxazolgruppe und der Thiazolgruppe, schließen die Verbindung ein, die durch die folgende Formel 2 dargestellt ist. [Formel 2]
In der obigen Formel 2 sind R⁷ und R⁸ identisch oder verschieden voneinander und sind jeweils unabhängig Wasserstoff, C₁-C₂₀-aliphatischer Kohlenwasserstoff, ein aromatischer Cyclus oder ein aromatischer Heterocyclus; ist Ar ein aromatischer Cyclus oder ein aromatischer Heterocyclus; ist R⁹ Wasserstoff, C₁-C₆-aliphatischer Kohlenwasserstoff, ein aromatischer Cyclus oder ein aromatischer Heterocyclus; und ist X O, S oder NR¹³; ist R¹³ Wasserstoff, C₁-C₇-aliphatischer Kohlenwasserstoff, ein aromatischer Cyclus oder ein aromatischer Heterocyclus, mit der Maßgabe, dass R⁷ und R⁸ nicht beide Wasserstoff sind.
Beispiele für die Verbindung, die durch die obige Formel 2 dargestellt ist, schließen die Verbindung ein, die durch die folgende Formel 21 dargestellt ist, sind aber nicht hierauf beschränkt. [Formel 21]
Die obige Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 kann durch Verwendung von thermischer Abscheidung, Nassabscheidung, Sputtern, CVD (Chemical Vapor Deposition – chemische Abscheidung aus der Gasphase), LITI (Laser Induced Thermal Imaging – laserinduzierte thermische Bildgebung), ein Druckverfahren oder dergleichen hergestellt werden. Die unterschiedlichen Schichten mit jeweils dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 können in Bezug auf die unterschiedlichen Bereiche der Farben des emittierten Lichts ausgebildet werden, wie dargestellt in 4, oder die einzelne Schicht kann in Bezug auf denselben Bereich der Farbe des emittierten Lichts ausgebildet werden, wie dargestellt in 5.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Verwendung eines Materials und eines Verfahrens hergestellt werden, die im Stand der Technik bekannt sind, ausgenommen, dass außerdem die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 bereitgestellt wird.
In der vorliegenden Erfindung kann die untere Elektrode eine Anode oder eine Kathode sein. In dem Fall, wenn die untere Elektrode die Anode ist, kann die untere Elektrode aus einem Material mit einer großen Arbeitsfunktion hergestellt werden, so dass die Löcher leicht in die Schicht aus organischem Material injiziert werden können. Spezifische Beispiele für das Material schließen Metall, wie etwa Vanadium, Chrom, Kupfer, Zink, Gold und dergleichen oder eine Legierung davon; Metalloxide, wie etwa Zinkoxide, Indiumoxide, Indiumzinnoxide (ITO), Indiumzinkoxid (IZO) und dergleichen; eine Kombination aus Metall und Oxiden, wie etwa ZnO:Al oder SnO₂:Sb; ein leitfähiges Polymer, wie etwa Poly(3-methylthiophen), Poly[3,4-(ethylen-1,2-dioxy)thiophen] (PEDT), Polypyrrol, Polyanilin und dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. In dem Fall, wenn die untere Elektrode die Kathode ist, kann die untere Elektrode aus einem Material mit einer kleinen Arbeitsfunktion hergestellt werden, so dass die Elektronen leicht in die Schicht aus organischem Material injiziert werden können. Spezifische Beispiele für das Material schließen Metall, wie etwa Magnesium, Calcium, Natrium, Kalium, Titan, Indium, Yttrium, Lithium, Gadolinium, Aluminium, Silber, Zinn, Blei und dergleichen oder eine Legierung davon; oder ein mehrschichtiges Material, wie etwa LiF/Al oder LiO₂/Al, ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
In der vorliegenden Erfindung kann die obere Elektrode die Kathode oder die Anode sein. In dem Fall, wenn die obere durchsichtige Elektrode die Kathode ist, kann die obere durchsichtige Elektrode aus einem Material mit einer kleinen Arbeitsfunktion hergestellt werden, so dass die Elektronen leicht in die Schicht aus organischem Material injiziert werden können. Spezifische Beispiele für das Material schließen Metall, wie etwa Magnesium, Calcium, Natrium, Kalium, Titan, Indium, Yttrium, Lithium, Gadolinium, Aluminium, Silber, Zinn, Blei und dergleichen oder eine Legierung davon; oder ein mehrschichtiges Material, wie etwa LiF/Al oder LiO₂/Al, ein, sind aber nicht darauf beschränkt. In dem Fall, wenn die obere Elektrode die Anode ist, kann die obere Elektrode aus einem Material mit einer großen Arbeitsfunktion hergestellt werden, so dass die Löcher leicht in die Schicht aus organischem Material injiziert werden können. Spezifische Beispiele für das Material schließen Metall, wie etwa Vanadium, Chrom, Kupfer, Zink, Gold und dergleichen oder eine Legierung davon; Metalloxide, wie etwa Zinkoxide, Indiumoxide, Indiumzinnoxide (ITO), Indiumzinkoxid (IZO) und dergleichen; eine Kombination aus Metall und Oxiden, wie etwa ZnO:Al oder SnO₂:Sb; ein leitfähiges Polymer, wie etwa Poly(3-methylthiophen), Poly[3,4-(ethylen-1,2-dioxy)thiophen] (PEDT), Polypyrrol, Polyanilin und dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. In dem Fall, wenn die obere Elektrode aus einem undurchsichtigen Material, wie etwa Metall, herge stellt wird, muss die obere Elektrode jedoch so ausgebildet werden, dass sie eine geringe Dicke aufweist und dass sie durchsichtig ist.
Es ist bevorzugt, dass die oben genannte obere Elektrode eine Durchlässigkeit von 80% oder mehr in Bezug auf Licht, das von der oben genannten lichtemittierenden Schicht emittiert wird, aufweist und die obere Elektrode eine Dicke von 500 Å oder mehr aufweist. Die Dicke der oberen Elektrode kann auf 5.000 Å oder weniger eingestellt werden, kann aber gemäß dem Verfahren eingestellt werden, das im Stand der Technik bekannt ist.
Zusätzlich ist es bevorzugt, dass ein Unterschied zwischen einem Brechungsindex der oberen Elektrode und einem Brechungsindex der Schicht aus organischem Material, die mit der oberen Elektrode in Kontakt kommt, kleiner als 0,5 ist. Wenn der Unterschied zwischen dem Brechungsindex der oberen Elektrode und dem Brechungsindex der Schicht aus organischem Material, die mit der oberen Elektrode in Kontakt kommt, kleiner als 0,5 ist, ist es möglich, das Auftreten von Totalreflexion zwischen der oberen Elektrode oder der Schicht aus organischem Material zu verhindern.
In der vorliegenden Erfindung kann die obige Schicht aus organischem Material eine Mehrschichtstruktur aufweisen, die eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine lichtemittierende Schicht, eine Elektronentransportschicht und dergleichen einschließt. Die Struktur der Schicht aus organischem Material ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann eine Einzelschichtstruktur sein. Zusätzlich kann die Schicht aus organischem Material mittels verschiedener Arten von Polymermaterialien hergestellt werden, indem nicht eine Abscheidungsmethode verwendet wird, sondern ein Lösemittelverfahren, wie etwa Schleuderbeschichtung, Tauchbeschichtung, Rakelauftrag, Siebdruck, Tintenstrahldruck, Wärmeübertragungsmethode oder dergleichen, so dass die Schicht aus organischem Material eine kleine Anzahl von Schichten aufweist.
Das Lochinjektionsmaterial ist ein Material, das wünschenswerterweise ein Loch aus einer Anode bei niedriger Spannung aufnehmen kann. Es ist bevorzugt, dass das HOMO(highest occupied molecular orbital – höchstes besetztes Molekülorbital)-Niveau des Lochinjektionsmaterials zwischen der Arbeitsfunktion des Anodenmaterials und dem HOMO-Niveau seiner benachbarten Schicht aus organischem Material liegt. Spezifische Beispiele für das Lochinjektionsmaterial schließen organische Materialien auf der Basis von Metallporphyrin, Oligothiophen und Arylamin, organische Materialien auf der Basis von Hexanitril, Hexaazatriphenylen und Chinacridon, organische Materialien auf der Basis von Perylen, Anthrachinon, leitfähige Polymere auf der Basis von Polyanilin oder Polythiophen und dergleichen ein.
Das Lochtransportmaterial ist geeigneterweise ein Material mit hoher Lochmobilität, das Löcher von der Anode oder der Lochinjektionsschicht zur lichtemittierenden Schicht überführen kann. Spezifische Beispiele für das Lochtransportmaterial schließen, aber ohne Beschränkung hierauf, organische Materialien auf der Basis von Arylamin, leitfähige Polymere und Blockcopolymere mit sowohl konjugierten Abschnitten als auch nicht-konjugierten Abschnitten ein.
Das lichtemittierende Material ist ein Material, das sichtbares Licht durch Aufnahme und Rekombinieren von Löchern aus der Lochtransportschicht und Elektronen aus der Elektronentransportschicht emittieren kann, und vorzugsweise ein Material mit hoher Quanteneffizienz für Fluoreszenz und Phosphoreszenz. Spezifische Beispiele für das lichtemittierende Material schließen, aber ohne Beschränkung hierauf, 8-Hydroxychinolin-Aluminum-Komplex (Alq₃); Verbindungen auf der Basis von Carbazol; dimerisierte Styrylverbindungen; BAlq; 10-Hydroxybenzochinolin-Metall-Verbindungen; Verbindungen der Benzoxazol-, Benzthiazol- und Benzimidazol-Reihen; Polymere der Poly(p-phenylenvinylen)(PPV)-Reihe; Spiroverbindungen; und Verbindungen der Polyfluoren- und Rubren-Reihen ein.
Das Elektronentransportmaterial ist geeigneterweise ein Material mit hoher Elektronenmobilität, das Elektronen aus der Kathode zur lichtemittierenden Schicht überführen kann. Spezifi sche Beispiele für das Elektronentransportmaterial schließen, aber ohne Beschränkung hierauf, 8-Hydroxychinolin-Aluminum-Komplex; Komplexe, die Alq₃ einschließen; Verbindungen mit organischem Rest; und Hydroxyflavon-Metall-Komplexe ein.
Außerdem schließt die vorliegende Erfindung eine elektronische Vorrichtung oder eine Beleuchtungsvorrichtung ein, die die oben genannte organische lichtemittierende Vorrichtung einschließt. Beispiele für die oben genannte elektronische Vorrichtung schließen Displays, Displayvorrichtungen und dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt eine organische lichtemittierende Vorrichtung bereit, in der außerdem eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 auf einer oberen Elektrode in wenigstens einem Bereich von Bereichen, durch die Strahlen mit roten, grünen und blauen Farben hindurchgelassen werden, ausgebildet wird, und ein Verfahren zur Herstellung der organischen lichtemittierenden Vorrichtung. Eine optische Länge, die den Mikrokavitätseffekt gemäß der Art der Farbe des emittierten Lichts verursachen kann, wird durch Verwendung der Schicht eingestellt, um die organische lichtemittierende Vorrichtung mit hoher Lichtemissionseffizienz herzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- KR 10-2007-0011512 [0002]
- KR 10-2005-0048412 [0007]

Claims

Eine organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: eine untere Elektrode; eine oder mehrere Schichten aus organischem Material, einschließlich einer lichtemittierenden Schicht; und eine obere Elektrode, wobei weiter eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 auf der oberen Elektrode in wenigstens einem Bereich von Bereichen, durch die Strahlen mit roten, grünen und blauen Farben hindurchgelassen werden, ausgebildet ist.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die obere Elektrode eine Durchlässigkeit von 80% oder mehr besitzt.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die obere Elektrode eine Dicke von 500 Å oder mehr besitzt.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Differenz zwischen einem Brechungsindex der oberen Elektrode und einem Brechungsindex der Schicht aus organischem Material, die mit der oberen Elektrode in Kontakt kommt, weniger als 0,5 beträgt.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke einer Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3, entsprechend der Farbe des emittierten Lichts, das durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, eingestellt ist.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, das durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, rot ist, die Gesamt summe der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 400 nm liegt.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, die durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, grün ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 300 nm liegt.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, die durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, blau ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 im Bereich von 10 bis 200 nm liegt.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 aus einem Material hergestellt ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer organischen Substanz, einer anorganischen Substanz, Metalloxiden, Metallcarbiden, Metallnitriden, Metalloxynitriden und Metallhalogeniden.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 aus einem Material hergestellt ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus TCO (Transparent Conducting Oxide – durchsichtigem leitenden Oxid), Titanoxiden, Siliciumnitriden, Siliciumoxynitriden, Lithiumfluoriden, einer Verbindung, die durch die folgende Formel 1 dargestellt ist, einer Verbindung mit einer funktionellen Gruppe, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einer Imidazolgruppe, einer Oxazolgruppe und einer Thiazolgruppe, und NPB (4,4'-Bis[N-(1-naphtyl)-N-phenylamino]biphenyl): [Formel 1]
wobei R¹ bis R⁶ jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, einem Halogenatom, Nitril (-CN), Nitro (-NO₂), Sulfonyl (-SO₂R¹¹), Sulfoxid (-SOR¹¹), Sulfonamid (-SO₂NR¹¹R¹²), Sulfonat (-SO₃R¹¹), Trifluormethyl (-CF₃), Ester (-COOR¹¹), Amid (-CONHR¹¹ oder -CONR¹¹R¹²), substituiertem oder unsubstituiertem und gerad- oder verzweigtkettigem C₁-C₁₂-Alkoxy, substituiertem oder unsubstituiertem und gerad- oder verzweigtkettigem C₁-C₁₂-Alkyl, substituierten oder unsubstituierten und aromatischen oder nicht-aromatischen Heterocyclen, substituiertem oder unsubstituiertem Aryl, substituiertem oder unsubstituiertem Mono- oder Diarylamin und substituiertem oder unsubstituiertem Aralkylamin, und R¹¹ und R¹² jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus substituiertem oder unsubstituiertem C₁-C₆₀-Alkyl, substituiertem oder unsubstituiertem Aryl und substituierten oder unsubstituierten 5- bis 7-gliedrigen Heterocyclen.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 aus einem Material hergestellt ist, das identisch ist mit einem Material der oberen Elektrode.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die organische lichtemittierende Vorrichtung ein Oberlichtemissionstyp ist.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die obere Elektrode eine Anode ist und die untere Elektrode eine Kathode ist.
Die organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die obere Elektrode eine Kathode ist und die untere Elektrode eine Anode ist.
Eine elektronische Vorrichtung, die die organische lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 einschließt.
Eine Beleuchtungsvorrichtung, die die organische lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 einschließt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: sequenzielles Ausbilden einer unteren Elektrode, einer oder mehrerer Schichten aus organischem Material, einschließlich einer lichtemittierenden Schicht, und einer oberen Elektrode auf einem Substrat, wobei weiter eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 auf der oberen Elektrode in wenigstens einem Bereich von Bereichen, durch die Strahlen mit roten, grünen und blauen Farben hindurchgelassen werden, ausgebildet wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich 1,3 bis 3 entsprechend der Farbe des emittierten Lichts, die durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, eingestellt wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, die durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, rot ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich 1,3 bis 3 so eingestellt wird, dass sie im Bereich von 10 bis 400 nm liegt.
Das Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, das durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, grün ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich 1,3 bis 3 so eingestellt wird, dass sie im Bereich von 10 bis 300 nm liegt.
Das Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei in einem Bereich, in dem die Farbe des emittierten Lichts, das durch die obere Elektrode und die Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 hindurchgelassen wird, blau ist, die Gesamtsumme der Dicke der oberen Elektrode und der Dicke der Schicht mit dem Brechungsindex im Bereich 1,3 bis 3 so eingestellt wird, dass sie im Bereich von 10 bis 200 nm liegt.
Das Verfahren zur Herstellung einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei, während eine Schicht mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,3 bis 3 ausgebildet wird, ein Verfahren verwendet wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus thermischer Abscheidung, Nassabscheidung, Sputtern, CVD (Chemical Vapor Deposition – chemischer Abscheidung aus der Gasphase), LITI (Laser Induced Thermal Imaging – laserinduzierter thermischer Bildgebung) und einem Druckverfahren.