DE112012004269T5

DE112012004269T5 - infachte organische lichtemittierende Diode und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE112012004269T5
Application number: DE112012004269.7T
Authority: DE
Inventors: Tae-woo Lee; Tae Hee Han
Original assignee: Academy Industry Foundation of POSTECH
Current assignee: Academy Industry Foundation of POSTECH
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-07-10
Also published as: KR20130039496A; WO2013055138A3; JP2014529196A; CN103875088A; US9281488B2; US20140239287A1; JP5981999B2; WO2013055138A2; KR101305869B1; CN103875088B; DE112012004269T8

Abstract

Es werden eine organische Leuchtvorrichtung mit einer vereinfachten Struktur und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitgestellt.

Description

[Gebiet der Technik]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine organische Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung.
[Stand der Technik]
Organische Leuchtvorrichtungen sind selbstleuchtende Vorrichtungen mit einem breiten Blickwinkel, hervorragenden Kontrasteigenschaften, schnellen Reaktionszeiten, hoher Helligkeit sowie ausgezeichneten Eigenschaften in Bezug auf Betriebsspannung und Ansprechrate, mit denen sich zudem eine mehrfarbige Anzeige realisieren lässt.
Herkömmliche organische Leuchtvorrichtungen können eine Anode, eine Kathode und eine zwischen der Anode und der Kathode angeordnete organische Schicht beinhalten. Die organische Schicht kann eine Elektroneninjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Leuchtschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Kathode usw. beinhalten. Wird zwischen der Anode und der Kathode eine Spannung angelegt, so werden die von der Anode injizierten Löcher über die Lochtransportschicht zur Leuchtschicht übertragen, und die von der Kathode injizierten Elektronen werden über die Elektronentransportschicht zur Leuchtschicht übertragen. Träger, wie beispielsweise die Elektronen und die Löcher, rekombinieren in der Leuchtschicht, um Exzitonen zu erzeugen, die ihrerseits Licht erzeugen, während sie von einem angeregten Zustand in einen Grundzustand versetzt werden.
Um den Wirkungsgrad und Lebensdauer der Vorrichtung zu erhöhen, wurden organische Leuchtvorrichtungen derart weiterentwickelt, dass eine Hilfsschicht (oder Pufferschicht), wie beispielsweise eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht und eine Elektronentransportschicht, vergrößert ist. Dementsprechend sind die Material- und Verarbeitungskosten zu Fertigung der Vorrichtung schrittweise gestiegen und die Lösung dieses Problems hat sich zu einer Hauptaufgabe in Bezug auf organische Leuchtvorrichtung entwickelt.
Wird die Hilfsschicht der organischen Leuchtvorrichtung in einem dünnen Film ausgebildet oder entfernt, so kann der Abstand zwischen der Leuchtschicht und der Elektrode (beispielsweise der Anode oder der Kathode) verringert werden, was zum Auftreten des Phänomens der Exzitonenlöschung in der Leuchtschicht führt. Das heißt, dass die Hilfsschicht, wie beispielsweise die Lochinjektionsschicht, die Lochtransportschicht und die Elektronentransportschicht, dazu dienen kann, das Phänomen der Exzitonenlöschung in der Leuchtschicht zu verhindern.
Dementsprechend ist es im Hinblick auf die Fertigung einer qualitativ hochwertigen organischen Leuchtvorrichtung wichtig, das Phänomen der Exzitonenlöschung zu verringern und zugleich die Vorrichtungsstruktur durch Entfernen der Hilfsschicht, wie beispielsweise der Lochinjektionsschicht, der Lochtransportschicht und der Elektronentransportschicht, zu vereinfachen.
[Offenbarung]
[Technische Aufgabe]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bereitstellung einer organischen Leuchtvorrichtung, die einen hohen Wirkungsgrad und eine vereinfachte Struktur aufweist und geringere Fertigungskosten erzielt.
[Technische Lösung]
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine organische Leuchtvorrichtung eine Anode, eine leitfähige Polymerschicht mit einer Oberfläche 1A und einer der Oberfläche 1A gegenüberliegenden Oberfläche 2A, eine niedermolekulare Leuchtschicht mit einer Oberfläche 1B und einer der Oberfläche 1B gegenüberliegenden Oberfläche 2B, und eine Kathode, die aufeinandergestapelt sind. Eine Oberfläche der Anode steht mit der Oberfläche 1A der leitfähigen Polymerschicht in Kontakt, die Oberfläche 2A der leitfähigen Polymerschicht steht mit der Oberfläche 1B der niedermolekularen Leuchtschicht in Kontakt, und die Oberfläche 2B der niedermolekularen Leuchtschicht steht mit einer Oberfläche der Kathode in Kontakt. Die leitfähige Polymerschicht ist eine Einzelschicht, die ein leitfähiges Polymer mit einer Leitfähigkeit von 1 × 10^–7 S/cm bis weniger als 0,1 S/cm, und ein Material mit geringer Oberflächenenergie beinhaltet, eine Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie der Oberfläche 2A ist größer als eine Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie der Oberfläche 1A, der Absolutwert eines LUMO-Energieniveaus (LUMO = Low Unoccupied Molecular Orbital – niedrigstes unbesetztes Orbital eines Moleküls) der Oberfläche 2A ist kleiner als der Absolutwert eines LUMO-Energieniveaus der niedermolekularen Leuchtschicht, und die Oberfläche 2A dient dazu, Exzitonenlöschung zu verhindern. Die niedermolekulare Leuchtschicht beinhaltet ein niedermolekulares Leuchtmaterial, und die Elektronenbeweglichkeit des niedermolekularen Leuchtmaterials ist so groß wie oder größer als die Lochbeweglichkeit des niedermolekularen Leuchtmaterials.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Absolutwert eines HOMO-Energieniveaus (HOMO = High Occupied Molecular Orbital – höchstes besetztes Orbital eines Moleküls) (d. h. eines Ionisierungspotenzials) der Oberfläche 1A größer als eine Austrittsarbeit der Anode sein.
Bei anderen Ausführungsformen kann der Absolutwert eines HOMO-Energieniveaus der Oberfläche 2A größer als der Absolutwert eines HOMO-Energieniveaus der niedermolekularen Leuchtschicht sein.
Bei wiederum anderen Ausführungsformen kann während des Betriebs der organischen Leuchtvorrichtung ein Exzitonenbildungsbereich an einer Grenzschicht zwischen der leitfähigen Polymerschicht und der niedermolekularen Leuchtschicht ausgebildet sein.
Bei wiederum anderen Ausführungsformen kann die Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie in einer Richtung von der Oberfläche 1A zur Oberfläche 2A schrittweise zunehmen.
Bei wiederum anderen Ausführungsformen kann das Material mit geringer Oberflächenenergie ein fluoriertes Material sein, das zumindest ein Fluor (F) beinhaltet.
Bei wiederum anderen Ausführungsformen kann das leitfähige Polymer Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol, Poly(para-phenylen), Polyfluoren, Poly(3,4-ethylendioxythiophen), ein selbstdotierendes leitfähiges Polymer und/oder ein Derivat derselben beinhalten. Das leitfähige Polymer kann ferner eine polymere Säure, wie beispielsweise sulfoniertes Polystyrol, beinhalten.
Bei wiederum anderen Ausführungsformen kann ein Ionisierungspotential der Oberfläche 2A aus dem Bereich von 5,0 eV bis 6,5 eV ausgewählt sein.
Bei wiederum anderen Ausführungsformen kann die niedermolekulare Leuchtschicht einen Wirt und einen Dotierstoff beinhalten, und der Wirt kann ein niedermolekulares Elektrontransportmaterial beinhalten.
Bei wiederum anderen Ausführungsformen kann die Kathode eine Elektroneninjektionsschicht und eine metallhaltige Schicht beinhalten, und die Elektroneninjektionsschicht kann mit der Oberfläche 2B der niedermolekularen Leuchtschicht in Kontakt stehen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung der organischen Leuchtvorrichtung das Ausbilden einer Anode auf einem Substrat, das Ausbilden einer leitfähigen Polymerschicht durch das Aufbringen einer Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht, die ein leitfähiges Polymer, ein Material mit geringer Oberflächenenergie und ein Lösungsmittel beinhaltet, auf der Anode und das Ausführen einer Wärmebehandlung, das Ausbilden einer niedermolekularen Leuchtschicht auf der leitfähigen Polymerschicht und das Ausbilden einer Kathode auf der niedermolekularen Leuchtschicht.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Lösungsmittel in der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht ein polares Lösungsmittel sein, und das polare Lösungsmittel kann Wasser, Alkohol, Ethylenglycol, Glycerol, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO) und/oder Aceton sein.
Bei anderen Ausführungsformen ist das Ausbilden der niedermolekularen Leuchtschicht unter Verwendung eines Vakuumabscheideverfahrens und eines Lösungsverfahrens ausführbar.
[Vorteilhafte Wirkungen]
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lassen sich die Fertigungskosten reduzieren, da eine organische Leuchtvorrichtung eine vereinfachte Struktur und zugleich einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist ein Diagramm, das einen Querschnitt einer organischen Leuchtvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch beschreibt.
2 ist ein Diagramm, das die Absolutwerte von Zwischenschicht-Energieniveaus einer organischen Leuchtvorrichtung darstellt.
3 ist ein Diagramm, das die Molekularverteilung einer leitfähigen Polymerschicht 5 über die Sputterzeit aus dem Auswertungsbeispiel 1 zeigt.
4A und 4B zeigen Photolumineszenzspektren (PL-Spektren) von Proben, welche die leitfähigen Polymerschichten 2 bis 5 und eine Polymerschicht A aus dem Auswertungsbeispiel 1 beinhalten.
5 ist ein Diagramm, das die PL-Lebensdauer von Proben, welche die leitfähigen Polymerschichten 2 bis 5 und eine Polymerschicht A aus dem Auswertungsbeispiel 1 beinhalten, zeigt.
6A bis 6D sind Diagramme, die den Leuchtwirkungsgrad von organischen Leuchtvorrichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 und des Beispiels 5 zeigen.
[Ausführungsformen der Erfindung]
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen umfassend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist allerdings in verschiedenen Formen ausführbar und ist nicht so auszulegen, dass sie auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist so zu verstehen, dass alle im Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung enthaltenen Entsprechungen und Ersetzungen eingeschlossen sind.
1 ist ein Diagramm, das in schematischer Weise eine organische Leuchtvorrichtung 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die organische Leuchtvorrichtung 100 beinhaltet aufeinanderfolgend eine Anode 120, die eine Lochinjektionselektrode ist, eine leitfähige Polymerschicht 130, eine niedermolekulare Leuchtschicht 150 und eine Kathode 170, die eine Elektroneninjektionselektrode ist. Wird zwischen der Anode 120 und der Kathode 170 der organischen Leuchtvorrichtung 100 eine Spannung angelegt, so bewegen sich von der Anode 120 injizierte Löcher über die leitfähige Polymerschicht 130 zur niedermolekularen Leuchtschicht 150, und von der Kathode 170 injizierte Elektronen bewegen sich zur niedermolekularen Leuchtschicht 150, wodurch die Löcher und Elektronen zwischen der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 rekombinieren, um Exzitonen zu erzeugen. Während die Exzitonen von einem angeregten Zustand in einen Grundzustand übergehen, wird Licht erzeugt.
Die leitfähige Polymerschicht 130 beinhaltet eine Oberfläche 1A 141 und eine der Oberfläche 1A 141 gegenüberliegende Oberfläche 2A 145, und die niedermolekulare Leuchtschicht 150 beinhaltet eine Oberfläche 1B 145 und eine der Oberfläche 1B 145 gegenüberliegende Oberfläche 2B 147.
Eine Oberfläche der Anode 120 steht in Kontakt mit der Oberfläche 1A 141 der leitfähigen Polymerschicht 130, die Oberfläche 2A 145 der leitfähigen Polymerschicht 130 steht in Kontakt mit der Oberfläche 1B 145 der niedermolekularen Leuchtschicht 150, und die Oberfläche 2B 147 der niedermolekularen Leuchtschicht 150 steht in Kontakt mit einer Oberfläche der Kathode 170. Dementsprechend sind die Oberfläche 2A und die Oberfläche 1B durch dasselbe Bezugszeichen 145 gekennzeichnet.
Die Anode 120 kann auf einem Substrat ausgebildet sein, wenngleich dies nicht in 1 gezeigt ist. Als Substrat ist ein Substrat verwendbar, das herkömmlicherweise in einem Halbleiterfertigungsverfahren verwendet wird. Das Substrat kann beispielsweise Glas, Saphir, Silicium, Siliciumoxid, eine Metallfolie (z. B. eine Kupferfolie oder eine Aluminiumfolie), ein Stahlsubstrat (z. B. Edelstahl usw.), ein Metalloxid, ein Polymersubstrat oder eine Kombination aus zwei oder mehr derselben beinhalten. Beispiele für das Metalloxid sind Aluminiumoxid, Molybdenoxid, Indiumoxid, Zinnoxid, Indiumzinnoxid, Vanadiumoxid usw. Beispiele für das Polymersubstrat sind Kaptonfolie, Polyethersulfon (PES), Polyacrylat (PAR), Polyetherimid (PEI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polyphenylensulfid (PPS), Polyarylat, Polyimid, Polycarbonat (PC), Cellulosetriacetat (TAC), Celluloseacetatpropionat (CAP) usw., wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Die Anode 120 kann durch Aufbringen eines anodenbildenden Materials auf das Substrat unter Verwendung eines Abscheide- oder Sputterverfahrens ausgebildet werden. Die Anode 120 kann aus Materialien mit einer relativ hohen Austrittsarbeit ausgewählt sein, um die Lochinjektion zu vereinfachen. Die Anode 120 kann eine reflektierende Elektrode oder eine transparente Elektrode sein. Als anodenbildendes Material sind Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO), Zinnoxid (SfO₂), Zinkoxid (ZnO), eine Metalloxid/Metall/Metalloxid-Mehrfachschicht, Graphen, Kohlenstoffnanoröhrchen usw. die transparent sind und eine ausgezeichnete Leitfähigkeit besitzen, verwendbar. Andernfalls kann die Anode 120 als eine reflektierende Elektrode unter Verwendung von Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Silber (Ag), Ag/ITO, Ag/IZO, Aluminium-Lithium (Al-Li), Calcium (Ca), Magnesium-Indium (Mg-In), Magnesium-Silber (Mg-Ag) usw. ausgebildet sein. Die Anode 120 kann unterschiedliche Arten zweier Materialien beinhalten. Die Anode 120 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie eine zweischichtige Struktur mit zwei Materialien unterschiedlicher Arten aufweist, wobei verschiedene Abwandlungen möglich sind.
Die leitfähige Polymerschicht 130 kann eine Einzelschicht sein, die ein leitfähiges Polymer mit einer Leitfähigkeit von 1 × 10^–7 S/cm bis weniger als 0,1 S/cm und ein Material mit geringer Oberflächenenergie beinhaltet. Die Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie an der Oberfläche 2A 145 der leitfähigen Polymerschicht 130 kann größer sein als die Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie an der Oberfläche 1A 141 der leitfähigen Polymerschicht 130. Der Absolutwert eines HOMO-Energieniveaus der Oberfläche 2A 145, d. h. eines Ionisierungspotentials, kann 5,0 eV oder mehr, beispielsweise 5,0 eV bis 6,5 eV, betragen.
In der Beschreibung bezieht sich die Formulierung „ein Material mit geringer Oberflächenenergie” auf ein Material, das eine Schicht mit geringer Oberflächenenergie ausbilden kann, und insbesondere auf ein Material mit einer geringeren Oberflächenenergie als das leitfähige Polymer. Da eine Zusammensetzung, in der das Material mit geringer Oberflächenenergie und das leitfähige Polymer gemischt sind, aufgrund einer Oberflächenenergiedifferenz zwischen dem Material mit geringer Oberflächenenergie und dem leitfähigen Polymer eine Phasenseparation erfährt, bildet das Material mit geringer Oberflächenenergie eine obere Phase, und das leitfähige Polymer bildet eine untere Phase. Das Material mit geringer Oberflächenenergie ist ein Material, das zumindest ein F beinhaltet und eine höhere Hydrophobie als das leitfähige Polymer aufweist. Darüber hinaus kann das Material mit geringer Oberflächenenergie ein Material sein, das eine höhere Austrittsarbeit als das leitfähige Polymer bereitstellen kann. Beispielsweise kann ein aus dem Material mit geringer Oberflächenenergie ausgebildeter dünner Film eine Oberflächenenergie von 30 mN/m oder weniger und eine Leitfähigkeit von 10^–1 S/cm bis 10^–15 S/cm bei einer Stärke von 100 nm aufweisen. Ferner kann ein dünner Film, der unter Verwendung einer leitfähigen Polymerzusammensetzung, die das Material mit geringer Oberflächenenergie beinhaltet, gefertigt ist, eine Oberflächenenergie von 30 mN/m oder weniger und eine Leitfähigkeit von 1 × 10^–7 S/cm bis weniger als 0,1 S/cm bei einer Stärke von 100 nm aufweisen.
Wird auf der Anode 120 eine Schicht ausgebildet, die eine Zusammensetzung zur Ausbildung einer leitfähigen Polymerschicht enthält, welche das leitfähige Polymer und das Material mit geringer Oberflächenenergie beinhaltet, so können das leitfähige Polymer und das Material mit geringer Oberflächenenergie aufgrund der geringen Oberflächenenergie des Materials mit geringer Oberflächenenergie nicht homogen miteinander gemischt werden. Stattdessen können das leitfähige Polymer und das Material mit geringer Oberflächenenergie derart verteilt sein, dass die Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie in einer Richtung von der Oberfläche 1A 141 zur Oberfläche 2A 145 schrittweise zunimmt, während die Konzentration des leitfähigen Polymers in einer Richtung von der Oberfläche 2A 145 zur Oberfläche 1A 141 schrittweise zunimmt. Im Folgenden kann ein Filmbildungsverfahren abgeschlossen werden, indem die Schicht, die auf der Anode 120 ausgebildet ist und die Zusammensetzung zur Ausbildung einer leitfähigen Polymerschicht enthält, welche das leitfähige Polymer und das Material mit geringer Oberflächenenergie beinhaltet, eingebrannt wird. Dadurch kann die leitfähige Polymerschicht 130, in welcher die Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie in der Richtung von der Oberfläche 1A 141 zur Oberfläche 2A 145 schrittweise zunimmt, ausgebildet werden.
Da die leitfähige Polymerschicht 130 durch Selbstorganisation des leitfähigen Polymers und des Materials mit geringer Oberflächenenergie in nur einem Lösungsfilmbildungsverfahren ausgebildet wird, weist die leitfähige Polymerschicht 130 die Form einer Einzelschicht auf, bei der sich die leitfähige Polymerschicht und eine Schicht des Materials mit geringer Oberflächenenergie nicht voneinander unterscheiden.
2 ist ein Diagramm, das in schematischer Weise Energieniveaus der Anode 120, der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 der organischen Leuchtvorrichtung 100 zeigt.
HOMO- und/oder LUMO-Werte der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 liegen unterhalb des Vakuumniveaus und sind durch negative Zahlen ausgedrückt. Um jedoch einen Vergleich mit der durch eine positive Zahl ausgedrückten Austrittsarbeit X₁ der Anode 120 zu ermöglichen, sind die HOMO- und/oder LUMO-Werte der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 durch absolute Zahlen ausgedrückt.
Die Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie nimmt in der Richtung von der Oberfläche 1A 141 zur Oberfläche 2A 145 der leitfähigen Polymerschicht 130 schrittweise zu. Dementsprechend ist in der leitfähigen Polymerschicht 130 der Absolutwert Y₁ eines HOMO-Energieniveaus der Oberfläche 1A 141 kleiner als der Absolutwert Y₃ eines HOMO-Energieniveaus der Oberfläche 2A 145, und der Absolutwert Y₂ eines LUMO-Energieniveaus der Oberfläche 1A 141 ist größer als der Absolutwert Y₄ eines LUMO-Energieniveaus der Oberfläche 2A 145.
Der Absolutwert Y₄ des LUMO-Energieniveaus der Oberfläche 2A 145 der leitfähigen Polymerschicht 130 kann kleiner als der Absolutwert Z₂ eines LUMO-Energieniveaus der niedermolekularen Leuchtschicht 150 sein. Dementsprechend sind von der Kathode 170 injizierte und zur niedermolekularen Leuchtschicht 150 übertragene Elektronen im Wesentlichen nicht auf die leitfähige Polymerschicht 130 übertragbar. Dementsprechend kann die leitfähige Polymerschicht 130 als eine Elektronensperrschicht (Electron Barrier Layer, EBL) fungieren.
Unterdessen kann der Absolutwert Y₁ des HOMO-Energieniveaus der Oberfläche 1A 141 der leitfähigen Polymerschicht 130 größer als die Austrittsarbeit X₁ der Anode 120 sein. Darüber hinaus kann der Absolutwert Y₃ des HOMO-Energieniveaus der Oberfläche 2A 145 der leitfähigen Polymerschicht 130 größer als der Absolutwert Z₁ eines HOMO-Energieniveaus der niedermolekularen Leuchtschicht 150 sein. Dementsprechend können die Lochinjektion von der Anode 120 zur leitfähigen Polymerschicht 130 und der Lochtransfer von der leitfähigen Polymerschicht 130 zur niedermolekularen Leuchtschicht 150 reibungslos ablaufen.
Im Ergebnis kann zwischen der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 ein Exzitonenbildungsbereich 160 ausgebildet sein, in dem Elektronen und Löcher rekombinieren, um Exzitonen auszubilden. Dadurch kann die organische Leuchtvorrichtung 100 einen ausgezeichneten Leuchtwirkungsgrad aufweisen.
Da das Material mit geringer Oberflächenenergie in relativ größerem Umfang als das leitfähige Polymer an der Oberfläche 2A 145 der leitfähigen Polymerschicht 130 existiert, verhindert die Oberfläche 2A 145 im Wesentlichen, dass vom Exzitonenbildungsbereich 160 erzeugte Exzitonen durch das in der leitfähigen Polymerschicht 130 enthaltene leitfähige Polymer gelöscht werden. Dementsprechend kann die organische Leuchtvorrichtung 100 einen ausgezeichneten Leuchtwirkungsgrad aufweisen.
Das Material mit geringer Oberflächenenergie kann ein Material mit einer Löslichkeit von über 90%, beispielsweise einer Löslichkeit von mehr als 95%, in Bezug auf ein polares Lösungsmittel sein. Das Material mit geringer Oberflächenenergie kann im polaren Lösungsmittel in Form von Nanopartikeln mit einem mittleren Durchmesser von 10 nm oder weniger dispergiert sein. Beispiele des polaren Lösungsmittels können, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasser, Alkohol (Methanol, Ethanol, n-Propanol, 2-Propanol, n-Butanol usw.), Ethylenglycol, Glycerol, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Aceton usw. sein.
Das Material mit geringer Oberflächenenergie kann ein Material mit zumindest einem F sein. Das Material mit geringer Oberflächenenergie kann beispielsweise ein fluoriertes Polymer oder fluoriertes Oligomer, das zumindest ein Fluor (F) beinhaltet, sein.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Material mit geringer Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer mit einer der durch die folgenden chemischen Formeln 1 bis 3 dargestellten Wiederholungseinheiten sein: <Chemische Formel 1>
wobei gilt: a ist eine Zahl von 0 bis 10.000.000;
b ist eine Zahl von 1 bis 10.000.000 und
Q₁ ist -[O-C(R₁)(R₂)-C(R₃)(R₄)]_c-[OCF₂CF₂]_d-R₅, -COOH oder -O-R_f-R₆,
wobei gilt: R₁, R₂, R₃ und R₄ sind unabhängig voneinander -F, -CF₃, -CHF₂ der -CH₂F;
c und d sind unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20;
R_f ist -(CF₂)_z- (z ist eine ganze Zahl von 1 bis 50) oder -(CF₂CF₂O)_z-CF₂CF₂- (z ist eine ganze Zahl von 1 bis 50) und
R₅ und R₆ sind unabhängig voneinander -SO₃M, -PO₃M₂ oder -CO₂M,
wobei gilt: M ist Na⁺, K⁺, Li⁺, H⁺, CH₃(CH₂)_wNH₃ ⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), NH₄ ⁺, NH₂ ⁺, NHSO₂CF₃ ⁺, CHO⁺, C₂H₅OH⁺, CH₃OH⁺ oder CH₃(CH₂)_wCHO⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), <Chemische Formel 2>
wobei gilt: Q₂ ist Wasserstoff (H), eine substituierte oder unsubstituierte C₅-C₆₀ Arylgruppe oder -COOH;
Q₃ ist H oder eine substituierte oder unsubstituierte C₁-C₂₀ Alkylgruppe und
Q₄ ist -O-(CF₂)_r-SO₃M, -O-(CF₂)_r-PO₃M₂, -O-(CF₂)_r-CO₂M oder -CO-NH-(CH₂)_s-(CF₂)_t-CF₃,
wobei gilt: r, s, und t sind unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 und
M ist Na⁺, K⁺, Li⁺, H⁺, CH₃(CH₂)_wNH₃ ⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), NH₄ ⁺, NH₂ ⁺, NHSO₂CF₃ ⁺, CHO⁺, C₂H₅OH⁺, CH₃OH⁺ oder CH₃(CH₂)_wCHO⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), und <Chemische Formel 3>
wobei gilt: m und n sind 0 ≤ m < 10.000.000 bzw. 0 < n ≤ 10.000.000;
x und y sind unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 und
Y ist -SO₃M, -PO₃M₂ oder -CO₂M,
wobei gilt: M ist Na⁺, K⁺, Li⁺, H⁺, CH₃(CH₂)_wNH₃ ⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), NH₄ ⁺, NH₂ ⁺, NHSO₂CF₃ ⁺, CHO⁺, C₂H₅OH⁺, CH₃OH⁺ oder CH₃(CH₂)_wCHO⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50).
Das Material mit geringer Oberflächenenergie kann beispielsweise ein fluoriertes Polymer sein, das die durch die chemische Formel 1 dargestellte Wiederholungseinheit beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein.
Das Material mit geringer Oberflächenenergie kann beispielsweise ein fluoriertes Polymer sein, das die durch die chemische Formel 1 dargestellte Wiederholungseinheit beinhaltet, wobei gilt: a ist eine Zahl von 100 bis 10.000, b ist eine Zahl von 50 bis 1000 und Q₁ ist -[O-C(R₁)(R₂)-C(R₃)(R₄)]_c-[OCF₂CF₂]_d-R₅.
Das Material mit geringer Oberflächenenergie kann beispielsweise ein fluoriertes Polymer sein, das die durch die chemische Formel 1 dargestellte Wiederholungseinheit beinhaltet, wobei gilt: a ist eine Zahl von 100 bis 10.000, b ist eine Zahl von 50 bis 1000 und Q₁ ist -[O-C(R₁)(R₂)-C(R₃)(R₄)]_c-[OCF₂CF₂]_d-R₅, wobei gilt: c ist eine Zahl von 1 bis 3, R₁, R₂, und R₃ sind -F, R₄ ist -CF₃, d ist eine Zahl von 1 bis 3 und R₅ ist -SO₃M, ohne darauf beschränkt zu sein.
Andernfalls kann das Material mit geringer Oberflächenenergie ein fluoriertes silanbasiertes Material sein, das durch die nachstehende chemische Formel 10 dargestellt ist:
<Chemische Formel 10>

X-M^f _n-M^h _m-M^a _r-(G)_p

wobei gilt: X ist eine Endgruppe;
M^f ist eine Einheit, die von einem fluorierten Monomer, das durch eine Kondensationsreaktion von Perfluoropolyetheralkohol, Polyisocyanat und einem mit Isocyanat reaktivem nichtfluoriertem Monomer hergestellt ist, oder von einer fluorierten C₁-C₂₀-Alkylengruppe abgeleitet ist;
M^h ist eine Einheit, die von einem nichtfluorierten Monomer abgeleitet ist;
M^a ist eine Einheit mit einer Silylgruppe, die durch -Si(Y₄)(Y₅)(Y₆) dargestellt ist, wobei Y₄, Y₅, und Y₆ unabhängig voneinander ein Halogenatom, eine substituierte oder unsubstituierte C₁-C₂₀ Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte C₆-C₃₀ Arylgruppe oder ein hydrolisierbarer Substituent sind und zumindest Y₄, Y₅, und/oder Y₆ der hydrolisierbare Substituent sind;
G ist eine monovalente organische Gruppe, die den Rest eines Kettenübertragungsmittels beinhaltet;
n ist eine Zahl von 1 bis 100;
m ist eine Zahl von 0 bis 100;
r ist eine Zahl von 0 bis 100;
n + m + r ist 2 oder mehr und
p ist eine Zahl von 0 bis 10.
X kann beispielsweise ein Halogenatom sein, M^f kann eine fluorierte C₁-C₁₀ Alkylengruppe sein, M^h kann eine C₂-C₁₀-Alkylengruppe sein, Y₄, Y₅, und Y₆ können unabhängig voneinander ein Halogenatom (Br, Cl, F usw.) sein und p kann 0 sein. Das durch die chemische Formel 10 dargestellte fluorierte silanbasierte Material kann beispielsweise CF₃CH₂CH₂SiCl₃ sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
Eine detaillierte Beschreibung des durch die chemische Formel 10 dargestellten fluorierten silanbasierten Materials findet sich im U.S.-Patent Nr. 7728098 , dessen Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Das leitfähige Polymer kann ein leitfähiges Polymer mit einer hohen Leitfähigkeit von 0,1 S/cm oder mehr, beispielsweise 1 S/cm oder mehr, sein.
Das leitfähige Polymer kann beispielsweise Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol, Polystyren, sulfoniertes Polystyrol, Poly(3,4-ethylendioxythiophen), ein selbstdotierendes leitfähiges Polymer, ein Derivat derselben oder eine Kombination aus zwei oder mehr derselben beinhalten. Das Derivat kann ferner verschiedene Arten von Sulfonsäuren beinhalten.
Das leitfähige Polymer kann beispielsweise Polyanilin/Dodecylbenzensulfonsäure (Pani:DBSA, siehe nachstehende chemische Formel), Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Poly(4-styrensulfonat) (PEDOT:PSS, siehe nachstehende chemische Formel), Polyanilin/Camphersulfonsäure (Pani:CSA) oder Polyanilin/Poly(4-styrensulfonat) (PANI:PSS) usw. beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
Pani:DBSA PEDOT:PSS
R kann H oder eine C₁-C₁₀-Alkylgruppe sein.
Das selbstdotierende leitfähige Polymer kann einen Polymerisationsgrad von 10 bis 10.000.000 und eine durch die nachstehende chemische Formel 13 dargestellte Wiederholungseinheit aufweisen: <Chemische Formel 13>
wobei gilt: 0 < m < 10.000.000, 0 < n < 10.000.000, 0 ≤ a ≤ 20 und 0 ≤ b ≤ 20;
zumindest R₁, R₂, R₃, R'₁, R'₂, R'₃ und/oder R'₄ beinhalten eine ionische Gruppe und A, B, A' und B' sind unabhängig voneinander aus C, Si, Ge, Sn und Pb ausgewählt;
R₁, R₂, R₃, R'₁, R'₂, R'₃, und R'₄ sind unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus H, einem Halogen, einer Nitrogruppe, einer substituierten oder unsubstituierten Aminogruppe, einer Cyanogruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₁-C₃₀-Alkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₁-C₃₀-Alkoxygruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₆-C₃₀-Arylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₆-C₃₀-Arylalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₆-C₃₀-Aryloxygruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₂-C₃₀-Heteroarylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₂-C₃₀-Heteroarylalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₂-C₃₀-Heteroaryloxygruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₅-C₃₀-Cycloalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₅-C₃₀-Heterocycloalkylgruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₁-C₃₀-Alkylestergruppe und einer substituierten oder unsubstituierten C₆-C₃₀-Arylestergruppe ausgewählt und H oder ein Halogenelement sind selektiv mit Kohlenstoff (C) nach der chemischen Formel 13 kombiniert;
R₄ ist aus einer konjugierten leitfähigen Polymerkette zusammengesetzt und
X und X' sind unabhängig voneinander aus der Gruppe bestehend aus einer Einfachbindung, O, S, einer substituierten oder unsubstituierten C₁-C₃₀-Alkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₁-C₃₀-Heteroalkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₆-C₃₀-Arylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₆-C₃₀-Arylalkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₂-C₃₀-Heteroarylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₂-C₃₀-Heteroarylalkylengruppe, einer substituierten oder unsubstituierten C₅-C₂₀-Cycloalkylengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten C₅-C₃₀-Heterocycloalkylengruppe-Arylestergruppe ausgewählt und H oder ein Halogenelement sind selektiv mit C nach der chemischen Formel 13 kombiniert.
Die ionische Gruppe kann beispielsweise eine negative ionische Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PO₃ ^2–, SO₃ ^– COO^–, I^– und CH₃COO^–, und eine positive ionische Gruppe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallion, ausgewählt aus Na⁺, K⁺, Li⁺, Mg⁺², Zn⁺² und Al⁺³, und einem organischen Ion, ausgewählt aus H⁺, NH₄ ⁺ und CH₃(-CH₂-)_nO⁺ (n ist eine natürliche Zahl von 1 bis 50) beinhalten, wobei die positive ionische Gruppe mit der negativen ionischen Gruppe gepaart ist.
Im selbstdotierenden leitfähigen Polymer der chemischen Formel 13 können beispielsweise zumindest R₁, R₂, R₃, R'₁, R'₂, R'₃ und/oder R'₄ Fluor (F) oder eine durch F substituierte Gruppe sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
In der Beschreibung werden als spezifisches Beispiel für die unsubstituierte Alkylgruppe geradkettiges oder verzweigtes Methyl, Ethyl, Propyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Isoamyl, Hexyl, usw. angeführt, und zumindest ein H-Atom in der Alkylgruppe kann durch ein Halogenatom, eine Hydroxygruppe, eine Nitrogruppe, eine Cyanogruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aminogruppe (-NH₂, -NH(R), -N(R')(R''), wobei R' und R'' unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 10 sind), eine Amidingruppe, eine Hydrazin- oder Hydrazongruppe, eine Carboxylgruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Phosphatgruppe, eine C₁-C₂₀-Alkylgruppe, eine halogenhaltige C₁-C₂₀-Alkylgruppe, eine C₁-C₂₀-Alkenylgruppe, eine C₁-C₂₀-Alkynylgruppe, eine C₁-C₂₀-Heteroalkylgruppe, eine C₆-C₂₀-Arylgruppe, eine C₆-C₂₀-Arylalkylgruppe, eine C₆-C₂₀-Heteroarylgruppe oder eine C₆-C₂₀-Heteroarylalkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bedeutet die Heteroalkylgruppe, dass zumindest ein Kohlenstoffatom einer Hauptkette der Alkylgruppe, vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatome, durch ein Heteroatom, wie beispielsweise ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom, ein Stickstoffatom, ein Phosphoratom, usw. substituiert sind.
In der Beschreibung bezieht sich die Arylgruppe auf ein aromatisches carbocyclisches System, das zumindest einen aromatischen Ring beinhaltet, und die Ringe können durch ein Pendant-Verfahren aneinander befestigt oder miteinander verschweißt sein. Als ein spezifisches Beispiel der Arylgruppe dient eine aromatische Gruppe, wie beispielsweise Phenyl, Naphthyl und Tetrahydronaphthyl, und zumindest ein H-Atom der Arylgruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bezieht sich die Heteroarylgruppe auf ein aromatisches Ringsystem mit 5 bis 30 Ringatomen, die 1, 2 oder 3 Heteroatome, ausgewählt aus N, O, P und S beinhalten, wobei die verbleibenden Ringatome Kohlenstoff sind. Die Ringe können durch ein Pendant-Verfahren aneinander befestigt oder miteinander verschweißt sein. Darüber hinaus kann zumindest ein H-Atom der Heteroarylgruppe durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bezieht sich die Alkoxygruppe auf ein Rest-O-Alkyl, wobei das Alkyl wie vorstehend definiert ist. Als ein spezifisches Beispiel kann die Alkoxygruppe Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isobutyloxy, sec-Butyloxy, Pentyloxy, Isoamyloxy, Hexyloxy usw. sein, und zumindest ein H-Atom der Alkoxygruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
Die Heteroalkoxygruppe, die ein in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeter Substituent ist, bezieht sich grundsätzlich auf das Alkoxy, mit der Ausnahme, dass zumindest ein Heteroatom, beispielsweise O, S oder N, in der Alkylkette vorhanden sein kann. Die Heteroalkoxygruppe ist beispielsweise CH₃CH₂OCH₂CH₂O-, C₄H₉OCH₂CH₂OCH₂CH₂O-, CH₃O(CH₂CH₂O)_nH, usw.
In der Beschreibung zeigt die Arylalkylgruppe an, dass einige H-Atome der definierten Arylgruppe durch ein niedergradiges Alkyl, beispielsweise einen Rest, wie beispielsweise Methyl, Ethyl und Propyl, substituiert sind. Die Arylalkylgruppe ist beispielsweise Benzyl, Phenylethyl usw. Zumindest ein H-Atom der Arylalkylgruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung zeigt die Heteroarylalkylgruppe an, dass einige H-Atome der Heteroarylgruppe durch ein niedergradiges Alkyl substituiert sind, und die Definition des Heteroaryls der Heteroarylalkylgruppe entspricht der vorstehenden Beschreibung. Zumindest ein H-Atom der Heteroarylalkylgruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bezieht sich die Aryloxygruppe auf ein Rest-O-Aryl, wobei das Aryl wie vorstehend definiert ist. Als ein spezifisches Beispiel kann die Aryloxygruppe Phenoxy, Naphthoxy, Anthracenyloxy, Phenanthrenyloxy, Fluorenyloxy, Indenyloxy usw. sein. Zumindest ein H-Atom der Aryloxygruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bezieht sich die Heteroaryloxygruppe auf ein Rest-O-Heteroaryl, und das Heteroaryl ist wie vorstehend definiert.
In der Beschreibung werden als ein spezifisches Beispiel der Heteroaryloxygruppe eine Benzyloxygruppe, eine Phenylethyloxygruppe usw. angeführt. Zumindest ein H-Atom der Heteroaryloxygruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bezieht sich die Cycloalkylgruppe auf ein monovalentes monocyclisches System mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen. Zumindest ein H-Atom der Cycloalkylgruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bezieht sich die Heterocycloalkylgruppe auf ein monovalentes monocyclisches System mit 5 bis 30 Ringatomen, die 1, 2 oder 3 Heteroatome, ausgewählt aus N, O, P und S, beinhalten, wobei die verbleibenden Ringatome Kohlenstoff sind. Zumindest ein H-Atom der Heterocycloalkylgruppe kann durch denselben Substituenten wie die Alkylgruppe substituiert sein.
In der Beschreibung bezieht sich die Alkylestergruppe auf eine funktionale Gruppe, in der eine Alkylgruppe und eine Estergruppe miteinander kombiniert sind, wobei die Alkylgruppe wie vorstehend definiert ist.
In der Beschreibung bezieht sich die Heteroalkylestergruppe auf eine funktionale Gruppe, in der eine Heteroalkylgruppe und eine Estergruppe miteinander kombiniert sind, wobei die Heteroalkylgruppe wie vorstehend definiert ist.
In der Beschreibung bezieht sich die Arylestergruppe auf eine funktionale Gruppe, in der eine Arylgruppe und eine Estergruppe miteinander kombiniert sind, wobei die Arylgruppe wie vorstehend definiert ist.
In der Beschreibung bezieht sich die Heteroarylestergruppe auf eine funktionale Gruppe, in der eine Heteroarylgruppe und eine Estergruppe miteinander kombiniert sind, wobei die Heteroarylgruppe wie vorstehend definiert ist.
Die Aminogruppe in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf -NH₂, -NH(R) oder -N(R')(R''), und R' sowie R'' sind unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 10.
In der Beschreibung ist das Halogen Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Jod (I) oder Astat (At) und vorzugsweise F.
Die Gesamtkonzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie in der leitfähigen Polymerschicht 130 kann 10 Gewichtsteile bis 500 Gewichtsteile, beispielsweise 20 Gewichtsteile bis 400 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des leitfähigen Polymers betragen, ohne darauf beschränkt zu sein. Entspricht der Gehalt des Materials mit geringer Oberflächenenergie dem vorstehend beschriebenen Bereich, so besitzt die leitfähige Polymerschicht 130 einen Konzentrationsgradienten des Materials mit geringer Oberflächenenergie, wie er vorstehend beschrieben wurde, und es kann eine organische Leuchtvorrichtung mit einem hohen Leuchtwirkungsgrad realisiert werden.
Die Stärke der leitfähigen Polymerschicht 130 kann 2 bis 300 nm, beispielsweise 5 bis 100 nm, betragen. Entspricht die Stärke der leitfähigen Polymerschicht 130 dem vorstehend beschriebenen Bereich, so können geforderte Eigenschaften, wie beispielsweise Energieniveaugradienten, ein hohes Oberflächenionisierungspotential Y₃ und ein hoher Leuchtwirkungsgrad, erhalten werden.
Die niedermolekulare Leuchtschicht 150 kann ein niedermolekulares Leuchtmaterial beinhalten. Die Elektronenbeweglichkeit des niedermolekularen Leuchtmaterials kann so groß wie oder größer als die Lochbeweglichkeit des niedermolekularen Leuchtmaterials sein.
Da die organische Leuchtvorrichtung 100, wie in 2 gezeigt, ein Verhältnis von X₁ < Y₁ < Y₃ aufweist, kann eine hohe Anzahl an Löchern schnell von der Anode 120 zur niedermolekularen Leuchtschicht 150 übertragen werden. Da unterdessen die organische Leuchtvorrichtung 100, wie in 2 gezeigt, ein Verhältnis von Y₄ < Z₂ aufweist, kann die Elektroneninjektion von der Kathode 170 zur niedermolekularen Leuchtschicht 150 verhindert werden. Selbst wenn für die niedermolekulare Leuchtschicht 150 ein niedermolekulares Leuchtmaterial, dessen Elektronenbeweglichkeit so groß wie oder größer als die Lochbeweglichkeit ist, verwendet wird, werden somit aufgrund der Tatsache, dass der Elektronentransfer zur leitfähigen Polymerschicht 130 verhindert wird, Elektronen an einer Grenzschicht zwischen der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 gesammelt, wodurch der Exzitonenbildungsbereich 160, in dem Elektronen und Löcher rekombinieren, um Exzitonen auszubilden, in effektiver Weise zwischen der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 ausgebildet ist. Dementsprechend kann die organische Leuchtvorrichtung 100 einen hohen Leuchtwirkungsgrad aufweisen.
Die Stärke der niedermolekularen Leuchtschicht 150 kann 10 bis 100 nm, beispielsweise 10 bis 60 nm, betragen. Entspricht die Stärke der niedermolekularen Leuchtschicht 150 dem Bereich, so können ausgezeichnete Leuchteigenschaften ohne Erhöhung der Betriebsspannung erzielt werden.
Die niedermolekulare Leuchtschicht 150 kann einen Wirt und einen Dotierstoff beinhalten. Der Wirt kann zumindest ein ambipolares Transportmaterial und/oder ein Elektronentransportmaterial beinhalten.
Das ambipolare Transportmaterial kann aus einem bekannten Material mit einer Lochtransportfähigkeit und zugleich einer Elektronentransportfähigkeit ausgewählt sein. Das ambipolare Transportmaterial kann beispielsweise ein Tert(9,9-diarylfluoren)-Derivat (z. B. 2,7-Bis[9,9-di(4-methylphenyl)-fluoren-2-yl]-9,9-di(4-methylphenyl)fluor) (TDAF), 2,7-Bis(9,9-spirobifluoren-2-yl)-9,9-spirobifluoren (BDAF), 9,10-Di(naphth-2-yl)anthracen (ADN), 2-Tert-butyl-9,10-bis-(β-naphthyl)-anthracen (TBADN), 2,6-Di(t-butyl)-9,10-di(2-naphthyl)anthracen (2TBADN), 2,6-Di(t-butyl)-9,10-di-[6-(t-butyl)(2-naphthyl)]anthracen (3TBADN), 2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracen (MADN), Terfluoren (E3) usw. sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
Das Elektronentransportmaterial kann ein Material mit einer größeren Elektronenbeweglichkeit als Lochbeweglichkeit in demselben elektrischen Feld sein. Das Elektronentransportmaterial kann beispielsweise aus einem Material für eine Elektronentransportschicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht einer organischen Leuchtvorrichtung ausgewählt sein. Das Elektronentransportmaterial kann Tris(8-hydroxyquinolin)-aluminium (Alq₃), 2,2',2''-(Benzen-1,3,5-triyl)-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol (TPBI), 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP), 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (Bphen), Bis(2-methyl-8-quinolinolat)-4-(phenylphenolato)aluminium (Balq), 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen (Bpy-OXD), 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl (BP-OXD-Bpy), 3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazol (TAZ), 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazol (NTAZ), 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (NBphen), Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)boran (3TPYMB), Phenyl-dipyrenylphosphinoxid (POPy2), 3,3',5,5'-Tetra[(m-pyridyl)-phen-3-yl]biphenyl (BP4mPy), 1,3,5-Tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzen (TmPyPB), 1,3-Bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzen (BmPyPhB), Bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium (Bepq2), Bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium (Bebq₂), Diphenylbis(4-(pyridin-3-yl)phenyl)silan (DPPS) oder (1,3,5-Tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzen (TpPyPB) sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
Der Wirt der niedermolekularen Leuchtschicht 150 kann zusätzlich zu einem oder mehreren des oben beschrieben ambipolaren Transportmaterials und Elektronentransportmaterials ferner ein Lochtransportmaterial beinhalten.
Das Lochtransportmaterial kann ein Material mit einer größeren Lochbeweglichkeit als Elektronenbeweglichkeit in demselben elektrischen Feld sein. Das Lochtransportmaterial kann beispielsweise ein Material für eine Lochinjektionsschicht oder eine Lochtransportschicht einer organischen Leuchtvorrichtung sein. Das Lochtransportmaterial kann beispielsweise 1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzen (MCP), 1,3,5-Tris(carbazol-9-yl)benzen (TCP), 4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamin (TcTa), 4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl (CBP), N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin (NPB), N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin (β-NPB), N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2'-dimethylbenzidin (α-NPD), Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan (TAPC), N,N,N',N'-Tetra-naphthalen-2-yl-benzidin (β-TNB), N4,N4,N4',N4'-Tetra(biphenyl-4-yl)biphenyl-4,4'-diamin (TPD15) usw. sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
Als Dotierstoff der niedermolekularen Leuchtschicht 150 sind zumindest rote, grüne und/oder blaue Dotierstoffe verwendbar.
Als roter Dotierstoff der niedermolekularen Leuchtschicht 150 sind Rubren (5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene), Pt(II) Octaethylporphin (PtOEP), Tris(1-phenylisoquinolin)iridium(III) (Ir(piq)₃), Bis(1-phenylisoquinolin)(acetylacetonat)iridium(III) (Ir(piq)2(acac)), Btp₂Ir(acac), 5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacen (Rubren) usw. verwendbar, ohne darauf beschränkt zu sein.
Als grüner Dotierstoff der niedermolekularen Leuchtschicht 150 sind Tris(2-phenylpyridin)iridium(III) (Ir(ppy)₃), Bis(2-phenylpyridin)(acetylacetonat)iridium(III) (Ir(ppy)2(acac)), Ir(mpyp)₃, C545T (10-(2-Benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano[6,7,8-ij]quinolizin-11-on, siehe nachstehende chemische Formel) usw. verwendbar, ohne darauf beschränkt zu sein.
Als blauer Dotierstoff der niedermolekularen Leuchtschicht 150 sind unterdessen Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium(III) (FIrPic), F₂Irpic, (F₂ppy)₂Ir(tmd), Ir(dfppz)₃, Terfluoren, 4,4'-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl] biphenyl (DPAV-Bi), 2,5,8,11-Tetra-tert-butylperylen (TBP) usw. verwendbar, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die niedermolekulare Leuchtschicht 150 kann ein rotes Licht, ein grünes Licht und ein blaues Licht realisieren, indem sie jeweils rote, grüne und blaue Dotierstoff enthält, oder ein weißes Licht, indem sie zwei oder mehr der roten, grünen und blauen Dotierstoffe enthält, wobei verschiedene Abwandlungen möglich sind.
Der Dotierstoff kann in lediglich einen Teil der niedermolekularen Leuchtschicht 150 dotiert sein. Besitzt die niedermolekulare Leuchtschicht 150 beispielsweise eine Gesamtstärke von 70 nm, so können in einer Grenzschicht, an der die niedermolekulare Leuchtschicht 150 mit der leitfähigen Polymerschicht 130 in Kontakt steht, das heißt, in einem Bereich mit einer Stärke von 20 nm innerhalb von 20 nm von der Oberfläche 1B 145 der niedermolekularen Leuchtschicht 150, der Wirt und der Dotierstoff vorhanden sein, und im verbleibenden Bereich mit einer Stärke von 50 nm kann nur der Wirt ohne Dotierstoff vorhanden sein. Besitzt die niedermolekulare Leuchtschicht 150 dagegen eine Gesamtstärke von 70 nm, so kann in einer Grenzschicht der niedermolekularen Leuchtschicht 150, die mit der leitfähigen Polymerschicht 130 in Kontakt steht, d. h. in einem Bereich mit einer Stärke von 10 nm innerhalb von 10 nm von der Oberfläche 1B 145 der niedermolekularen Leuchtschicht 150, nur der Wirt ohne Dotierstoff vorhanden sein, in einem Bereich mit einer Stärke von 20 nm, der 10 bis 30 nm von der Oberfläche 1B 145 beabstandet ist, können der Wirt und der Dotierstoff vorhanden sein, und im verbleibenden Bereich mit einer Stärke von 40 nm kann nur der Wirt ohne Dotierstoff vorhanden sein. Ferner sind verschiedene Abwandlungen möglich.
Die niedermolekulare Leuchtschicht 150 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch ein Vakuumabscheideverfahren und ein Lösungsverfahren gefertigt werden. Das Vakuumabscheideverfahren verwendet in der Regel ein thermisches Abscheideverfahren, und das Lösungsverfahren verwendet ein Rotationsbeschichtungsverfahren, ein Tintenstrahldruckverfahren, ein Düsendruckverfahren, ein Spritzbeschichtungsverfahren, ein Siebdruckverfahren, ein Rakelbeschichtungsverfahren, ein Tiefdruckverfahren oder ein Offsetdruckverfahren.
Die Kathode 170 kann ein Metall, eine Legierung, ein leitfähiges Verbundmaterial und eine Kombination derselben verwenden. Als spezifisches Beispiel sind Li, Mg, Al, Al-Li, Ca, Mg-In, Mg-Ag, Graphen, Kohlenstoffnanoröhrchen und ein leitfähiges Polymer usw. verwendbar. Darüber hinaus sind ITO, IZO usw. verwendbar, um eine top-emittierende Vorrichtung zu erhalten.
Die Kathode 170 kann eine ein- oder mehrschichtige Struktur aufweisen. Die Kathode 170 kann beispielsweise eine Elektroneninjektionsschicht und eine metallhaltige Schicht beinhalten. Die Elektroneninjektionsschicht kann beispielsweise LiF, NaCl, CsF, Li₂O, BaO, BaF₂, Liq (Lithiumquinolat) usw., bei denen es sich um bekannte Elektroneninjektionsmaterialien handelt, als Materialien zur Elektroneninjektionsbeschleunigung verwenden. Die metallhaltige Schicht kann eine Einzelmetallschicht sein oder zwei oder mehr Metalle oder ein Metalloxid beinhalten. Als metallhaltige Schicht sind Li, Mg, Al, Al-Li, Ca, Mg-In, Mg-Ag usw. verwendbar, ohne darauf beschränkt zu sein.
Beinhaltet die Kathode 170 die Elektroneninjektionsschicht und die metallhaltige Schicht, so kann die Oberfläche 2B 147 der niedermolekularen Leuchtschicht 150 mit einer Oberfläche der Kathode 170 in Kontakt stehen. Die Stärke der Elektroneninjektionsschicht kann etwa 0,1 bis 10 nm, beispielsweise 0,5 bis 5 nm, betragen. Entspricht die Stärke der Elektroneninjektionsschicht dem vorstehend beschriebenen Bereich, so können ausreichende Elektroneninjektionseigenschaften im Wesentlichen ohne Erhöhung der Betriebsspannung erzielt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung der organischen Leuchtvorrichtung 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden beschrieben.
Zunächst wird auf einem Substrat eine Anode 120 ausgebildet. Ein Material zur Ausbildung der Anode 120 ist der vorstehenden Beschreibung entnehmbar. Die Anode 120 kann unter Anwendung einer Vielzahl von Verfahren, wie beispielsweise einem Abscheideverfahren, einem Sputterverfahren usw., ausgebildet werden.
Anschließend wird auf der Anode 120 eine leitfähige Polymerschicht 130, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet. Die leitfähige Polymerschicht 130 kann durch das Aufbringen einer Zusammensetzung zur Ausbildungen der leitfähigen Polymerschicht, die ein leitfähiges Polymer, ein Material mit geringer Oberflächenenergie und ein Lösungsmittel beinhaltet, auf der Anode 120 und das Ausführen einer Wärmebehandlung ausgebildet werden.
Eine Beschreibung des leitfähigen Polymers und des Materials mit geringer Oberflächenenergie aus der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht ist der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen.
Das Lösungsmittel aus der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht kann ein Lösungsmittel sein, das mit dem leitfähigen Polymer und dem Material mit geringer Oberflächenenergie mischbar ist und sich durch Wärme leicht entfernen lässt. Das Lösungsmittel kann ein polares Lösungsmittel, beispielsweise, Wasser, Alkohol (Methanol, Ethanol, n-Propanol, 2-Propanol, n-Butanol usw.), ein polares organisches Lösungsmittel (z. B. Ethylenglycol, Glycerol, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO) usw.), oder eine Kombination aus zwei oder mehr derselben sein.
Das Lösungsmittel kann ein Gemisch aus zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien sein. Andernfalls kann das Lösungsmittel das polare organische Lösungsmittel beinhalten. Das Lösungsmittel kann beispielsweise ein polares organisches Lösungsmittel, ein Gemisch aus Wasser und Alkohol, ein Gemisch aus Wasser und einem polaren organischen Lösungsmittel, ein Gemisch aus Alkohol und einem polaren organischen Lösungsmittel oder ein Gemisch aus Wasser, Alkohol und einem polaren organischen Lösungsmittel sein, wobei verschiedene Abwandlungen möglich sind.
Mögliche Beispiele des polaren organischen Lösungsmittels, wie vorstehend beschrieben, sind Ethylenglycol, Glycerol, DMF, DMSO, und eine Kombination aus zwei oder mehr derselben, ohne darauf beschränkt zu sein.
Da das polare organische Lösungsmittel die Aggregation und Kristallisation des leitfähigen Polymers, das in der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht enthalten ist, erhöht, kann die Leitfähigkeit der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht sowie der aus der Zusammensetzung gefertigten leitfähigen Polymerschicht 130 gesteuert bzw. verbessert werden.
Beinhaltet das Lösungsmittel das polare organische Lösungsmittel, so kann ein Gehalt des polaren organischen Lösungsmittels 1 bis 30 Gew.-% pro 100 Gew.-% der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht betragen, ohne darauf beschränkt zu sein.
Da die leitfähige Polymerschicht 130 nicht beispielsweise durch unabhängiges Ausbilden der leitfähigen polymerhaltigen Schicht und der Materialschicht mit geringer Oberflächenenergie, sondern, wie vorstehend beschrieben, durch ein einziges Abscheideverfahren ausgebildet wird, wobei die Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht, die das leitfähiges Polymer, das Material mit geringer Oberflächenenergie und Lösungsmittel beinhaltet, auf die Anode 120 aufgebracht wird und anschließend eine Wärmebehandlung desselben ausgeführt wird (da jedes Material aufgrund einer Oberflächenenergiedifferenz zwischen dem leitfähigen Polymer und dem Material mit geringer Oberflächenenergie selbstorganisierend ist, um einen Konzentrationsgradienten zu erzeugen), ist das Fertigungsverfahren einfach. Da die leitfähige Polymerschicht 130 unter Verwendung des Lösungsverfahrens, durch das sich die Fertigungskosten reduzieren lassen, ausgebildet wird, können dementsprechend eine Reduzierung der Fertigungskosten und eine großformatige Fertigung der organischen Leuchtvorrichtung 100 erzielt werden.
Die niedermolekulare Leuchtschicht 150 kann durch ein aus bekannten Verfahren ausgewähltes Verfahren, wie beispielsweise durch Vakuumabscheidungs-, Gieß-, Langmuir-Blodgett(LB)-Abscheidungs-, Rotationsbeschichtungs-, Tintenstrahldruck-, Düsendruck-, Spritzbeschichtungs-, Siebdruck-, Rakelbeschichtungs-, Tiefdruck- oder Offsetdruckverfahren, ausgebildet werden. Die niedermolekulare Leuchtschicht 150 kann beispielsweise unter Verwendung des Vakuumabscheideverfahrens ausgebildet werden. Wird das Vakuumabscheideverfahren ausgewählt, so kann sich eine Abscheidebedingung je nach Zielverbindung, Struktur und thermischen Eigenschaften einer Zielschicht usw. unterscheiden. Die Abscheidebedingung kann beispielsweise aus dem Bereich einer Abscheidetemperatur von 100 bis 500°C, dem Bereich eines Vakuumniveaus von 10^–10 bis 10^–3 torr und dem Bereich einer Abscheidegeschwindigkeit von 0,01 bis 100 Å/sec ausgewählt sein. Andernfalls kann sich, wird das Rotationsbeschichtungsverfahren ausgewählt, die Beschichtungsbedingung je nach einer Zielverbindung, einer Struktur und den thermischen Eigenschaften einer Zielschicht usw. unterscheiden, und die Beschichtungsbedingung kann aus dem Bereich einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 2.000 bis 5000 rpm und dem Bereich einer Wärmebehandlungstemperatur von 80°C bis 200°C (Wärmebehandlungstemperatur zur Entfernung des Lösungsmittels nach der Beschichtung) ausgewählt sein.
Eine detaillierte Beschreibung des niedermolekularen Leuchtmaterials, das in der niedermolekularen Leuchtschicht 150 enthalten ist, ist der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen.
Anschließend wird auf der niedermolekularen Leuchtschicht 150 eine Kathode 170 ausgebildet. Ein Material zur Ausbildung der Kathode 170 ist der vorstehenden Beschreibung entnehmbar.
Die organische Leuchtvorrichtung 100 kann folgende Vorteile aufweisen.

1) Da die organische Leuchtvorrichtung 100 die vorstehend beschriebene leitfähige Polymerschicht 130 aufweist, das Verhältnis X₁ < Y₁ < Y₃ (s. 2) erfüllt und ein Ionisierungspotential besitzt, das von Y₁ zu Y₃ graduell zunimmt, kann eine Lochinjektion von der Anode 120 zur niedermolekularen Leuchtschicht 150 ohne Ausbildung einer Lochtransportschicht in effektiver Weise erfolgen.
2) Da die organische Leuchtvorrichtung 100 die vorstehend beschriebene leitfähige Polymerschicht 130 aufweist und das Verhältnis von Y₄ < Z₂ (s. 2) erfüllt, können von der Kathode 170 zur niedermolekularen Leuchtschicht 150 injizierte Elektronen nicht zur leitfähigen Polymerschicht 130 transportiert werden. Dementsprechend können Elektronen an einer Grenzschicht akkumuliert werden, und zwischen der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 kann ein Exzitonenbildungsbereich, in dem Löcher und Elektronen rekombinieren, ausgebildet sein. Da die Oberfläche 2A 145 mit einer relativ hohen Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie in der leitfähigen Polymerschicht 130 als eine Pufferschicht fungiert, die eine Exzitonenlöschung verhindert, lässt sich im Ergebnis ein hoher Leuchtwirkungsgrad erzielen, selbst wenn zwischen der leitfähigen Polymerschicht 130 und der niedermolekularen Leuchtschicht 150 keine Elektronensperrschicht ausgebildet ist.
3) Da die organische Leuchtvorrichtung 100 die vorstehend beschriebene leitfähige Polymerschicht 130 aufweist und das Verhältnis von X₁ < Y₁ < Y₃ (s. 2) erfüllt, kann die Lochinjektion zur Leuchtschicht in effektiver Weise erfolgen, und da die organische Leuchtvorrichtung 100 die vorstehend beschriebene leitfähige Polymerschicht 130 aufweist und das Verhältnis von Y₄ < Z₂ (s. 2) erfüllt, werden Elektronen an der Grenzschicht gut gesammelt, bevor sie zur leitfähigen Polymerschicht 130 transportiert werden. Dementsprechend ist in der niedermolekulare Leuchtschicht 150 ein niedermolekulares Leuchtmaterial verwendbar, dessen Elektronenbeweglichkeit so groß wie oder größer als die Lochbeweglichkeit ist. Im Ergebnis lässt sich ein hoher Leuchtwirkungsgrad erzielen, selbst wenn zwischen der niedermolekularen Leuchtschicht 150 und der Kathode 170 keine Elektronentransportschicht ausgebildet ist.
4) Da die leitfähige Polymerschicht 130 der organischen Leuchtvorrichtung 100 eine Einzelschicht ist, die in nur einem Lösungsverfahren ausgebildet wird, und die organische Leuchtvorrichtung 100 ohne eine separate Lochtransportschicht und Elektronentransportschicht einen hohen Leuchtwirkungsgrad aufweist, lässt sich die Struktur der organischen Leuchtvorrichtung 100 vereinfachen. Dementsprechend lassen sich Kosten zur Fertigung der organischen Leuchtvorrichtung 100 einsparen und eine Massenfertigung großformatiger organischer Leuchtvorrichtungen erzielen.

Die organische Leuchtvorrichtung wurde unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.
Wenngleich die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass an den vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung alle entsprechenden Änderungen umfassen, sofern diese in den Bereich der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
[Beispiele]
Auswertungsbeispiel 1: Beurteilung einer leitfähigen Polymerschicht
<Ausbildung einer leitfähigen Polymerschicht>
Eine Zusammensetzung zur Ausbildung einer leitfähigen Polymerschicht (100 Gew.-%) wurde hergestellt, die eine leitfähige Poly(3,4-ethylendioxythiophen):poly(styrensulfonat)-Lösung (PEDOT:PSS-Lösung)(Clevios^TM AI4083, Hersteller: Heraeus, 6 Gewichtsteile PSS pro 1 Gewichtsteil PEDOT, Leitfähigkeit 1 × 10^–3 S/cm) und eine Lösung des nachstehenden Polymers 100 (5 Gew.-% Polymer 100, dispergiert in einem Gemisch aus Wasser und Alkohol (Wasser:Alkohol = 4,5:5,5 (v/v)), Hersteller: Aldrich Co.) beinhaltete. Dabei wurde das Mischungsverhältnis der PEDOT:PSS-Lösung und der Polymer 100-Lösung so angepasst, dass der Gehalt des Polymers 100 (basierend auf einem Festzustand) pro 1 Gewichtsteil PEDOT 1,6 Gewichtsteile betrug.
<Polymer 100> (x = 1300, y = 200 und z = 1 im Polymer 100)
Durch Rotationsbeschichtung der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht auf einem Glassubstrat und einer Wärmebehandlung bis 200°C über 10 Minuten wurde eine leitfähige Polymerschicht 1 mit einer Stärke von 50 nm ausgebildet.
Anschließend wurden die leitfähigen Polymerschichten 2, 3, 4 und 5 (wobei eine Oberfläche der leitfähigen Polymerschicht, die mit dem Glassubstrat in Kontakt steht, eine Oberfläche 1A ist und die der Oberfläche 1A gegenüberliegende Oberfläche eine Oberfläche 2A ist) auf Glassubstraten ausgebildet, wobei dasselbe Verfahren wie das zur Fertigung der leitfähigen Polymerschicht 1 verwendete angewandt wurde, mit der Ausnahme, dass die leitfähigen Polymerschichten ausgebildet wurden, nachdem das Mischungsverhältnis der PEDOT:PSS-Lösung und der Polymer 100-Lösung dahingehend angepasst wurde, dass der Gehalt des Polymers 100 pro 1 Gewichtsteil PEDOT 3,2 Gewichtsteile, 6,3 Gewichtsteile, 12,7 Gewichtsteile bzw. 25,4 Gewichtsteile betrug.
Unterdessen wurde zu Vergleichszwecken eine Polymerschicht A ausgebildet, wobei dasselbe Verfahren wie das zur Fertigung der leitfähigen Polymerschicht 1 verwendete angewandt wurde, mit der Ausnahme, dass kein Polymer 100 verwendet wurde.
<Beurteilung der Molekularverteilung>
Um die Molekularverteilung einer Oberfläche (welche die Oberfläche 2A ist) der leitfähigen Polymerschicht 5 zu untersuchen, wurde eine die leitfähige Polymerschicht 5 einer Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS, Modell ESCALAB 220iXL, Hersteller: VG Scientific) unterzogen. Das Ergebnis ist in 3 dargestellt. 3 ist ein XPS-Spektrum der leitfähigen Polymerschicht 5 über die Sputterzeit (d. h. im Verhältnis zur Tiefe der leitfähigen Polymerschicht 5). Die Konzentration jedes Bestandteils wurde durch Analyse von einer PEDOT-Spitze (164,5 eV), von PSS- und PSSH-Spitzen (168,4 bzw. 168,9 eV) (S2p) und von einer Polymer 100-Spitze (CF₃ und F1s) im XPS-Spektrum der leitfähigen Polymerschicht 5 ermittelt.
Wie 3 zu entnehmen ist, nimmt die Konzentration des CF₃-Bestandteils, das die Konzentration des Polymers 100 darstellt, in der Richtung von der Oberfläche 2A (Sputterzeit = 0 sec) der leitfähigen Polymerschicht 5 zur Oberfläche 1A der leitfähigen Polymerschicht 5 im Wesentlichen ab, wohingegen die PEDOT-Konzentration im Wesentlichen zunimmt. Dementsprechend wurde festgestellt, dass die PEDOT:PSS- und die Polymer 100-Konzentrationen in der leitfähigen Polymerschicht 5 einen Gradienten aufweisen, der sich entsprechend der Tiefe der leitfähigen Polymerschicht 5 verändert.
<Beurteilung der Austrittsarbeit>

Die Ionisierungspotentiale der leitfähigen Polymerschichten 1 bis 5 und der Polymerschicht A wurden anhand einer Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie in Luft (Modell AC2, Hersteller: Riken Keiki) beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. [Tabelle 1]

	PEDOT/PSS/Polymer 100 (Gewichtsverhältnis)	Ionisierungspotential (eV)
Polymerschicht A	1/6/0	5,20
leitfähige Polymerschicht 1	1/6/1,6	5,55
leitfähige Polymerschicht 2	1/6/3,2	5,63
leitfähige Polymerschicht 3	1/6/6,3	5,72
leitfähige Polymerschicht 4	1/6/12,7	5,79
leitfähige Polymerschicht 5	1/6/25,4	5,95

Die Ionisierungspotentialwerte der leitfähigen Polymerschichten 1 bis 5 entsprechen Y₃ in 2.
<Beurteilung der Intensität der Photolumineszenz (PL) der auf einer leitfähigen Polymerschicht ausgebildeten niedermolekularen Leuchtschicht>
Eine Probe 1 (50 nm) mit einer Struktur aus Glassubstrat/leitfähige Polymerschicht 1 (50 nm)/Leuchtschicht (5 nm) wurde durch Mitabscheidung von Bebq₂ und C545T (Gewichtsverhältnis 98:2) auf der leitfähigen Polymerschicht 1 (d. h. auf der Oberfläche 2A der leitfähigen Polymerschicht 1) hergestellt, um die Leuchtschicht mit einer Stärke von 50 nm auszubilden.
Probe 2 (50 nm), Probe 3 (50 nm), Probe 4 (50 nm), Probe 5 (50 nm) und Probe A (50 nm) wurden jeweils unter Anwendung desselben Verfahrens wie dem zur Herstellung der Probe 1 (50 nm) verwendeten hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 die leitfähigen Polymerschichten 2 bis 5 bzw. die Polymerschicht A verwendet wurden.
Die PL-Spektren von Probe 2 (50 nm) bis Probe 5 (50 nm) sowie Probe A (50 nm) wurden unter Verwendung eines ISC PC1-Spektrofluorometers, in dem eine Xenonlampe installiert ist, ermittelt. Die Ergebnisse sind in 4A dargestellt.
Wie 4A zu entnehmen ist, wurde festgestellt, dass die PL-Intensitäten von Probe 2 (50 nm) bis Probe 5 (50 nm), bei denen jeweils die leitfähigen Polymerschichten 2 bis 5 verwendet wurden, größer als die PL-Intensität von Probe A (50 nm) sind und dass Probe 2 (50 nm) bis Probe 5 (50 nm) eine höhere Sperrfähigkeit gegen Exzitonenlöschung als Probe A (50 nm) aufweisen.
Probe 1 (10 nm) bis Probe 5 (10 nm) und Probe A (10 nm) wurden unter Verwendung desselben Verfahrens wie dem zur Fertigung von Probe 1 (50 nm) bis Probe 5 (50 nm) sowie Probe A (50 nm) verwendeten hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Stärke der Leuchtschicht auf 10 nm geändert wurde, und die PL-Spektren von Probe 2 (10 nm) bis Probe 5 (10 nm) sowie Probe A (10 nm) wurden entsprechend der vorstehenden Beschreibung ermittelt. Die Ergebnisse sind in 4B dargestellt.
Wie 4B zu entnehmen ist, wurde festgestellt, dass die PL-Intensitäten von Probe 2 (10 nm) bis Probe 5 (10 nm), bei denen jeweils die leitfähigen Polymerschichten 2 bis 5 verwendet wurden, größer als die PL-Intensität von Probe A (10 nm) sind und dass Probe 2 (10 nm) bis Probe 5 (10 nm) eine höhere Sperrfähigkeit gegen Exzitonenlöschung als Probe A (10 nm) aufweisen.
<Ermittlung der PL-Lebensdauer>
Die PL-Lebensdauer von Probe 1 (50 nm) bis Probe 5 (50 nm) sowie Probe A (50 nm) wurde anhand einer zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung (Time-Correlated Single Photon Counting, TCSPC) ermittelt. Die Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
Wie 5 zu entnehmen ist, wurde festgestellt, dass Probe 1 (50 nm) bis Probe 5 (50 nm), bei denen jeweils die niedermolekularen Leuchtschichten auf den leitfähigen Polymerschichten 1 bis 5 verwendet wurden, eine höhere PL-Lebensdauer als Probe A (50 nm) aufweisen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die PL-Lebensdauer mit zunehmendem Polymer 100-Gehalt in der leitfähigen Polymerschicht zunimmt und dass sich durch Verwendung der leitfähigen Polymerschicht ein Exzitonenlöschungsphänomen der niedermolekularen Leuchtschicht verringern lässt.
Beispiel 1
Ein von der Corning, Inc. hergestelltes 15 Ω/cm²-ITO-Glassubstrat (1200 Å) wurde vorbereitet und auf eine Größe von 2 mm × 2 mm zugeschnitten und eine Oberfläche des ITO-Glases wurde über einen Zeitraum von 15 Minuten einer UV-Ozon-Behandlung unterzogen. Auf der ITO-Anode wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie dem im Auswertungsbeispiel 1 beschriebenen eine leitfähige Polymerschicht 1 ausgebildet, und anschließend wurde auf der leitfähigen Polymerschicht 1 durch Mitabscheidung von Bebq₂ und C545T (Gewichtsverhältnis von 98:2) eine 70 nm-Leuchtschicht ausgebildet. Anschließend wurde eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/leitfähige Polymerschicht 1 (50 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/A1-Kathode) auf solche Weise hergestellt, dass durch Ausbildung einer 1 nm-Liq-Schicht und eine 130 nm Al-Schicht durch sequenzielle Abscheidung von Liq und Al eine Li/Al-Kathode ausgebildet wurden.
Beispiel 2
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/leitfähige Polymerschicht 2 (50 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 die leitfähige Polymerschicht 2 ausgebildet wurde.
Beispiel 3
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/leitfähige Polymerschicht 3 (50 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 die leitfähige Polymerschicht 3 ausgebildet wurde.
Beispiel 4
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/leitfähige Polymerschicht 4 (50 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 die leitfähige Polymerschicht 4 ausgebildet wurde.
Beispiel 5
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/leitfähige Polymerschicht 5 (50 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 die leitfähige Polymerschicht 5 ausgebildet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/NPB-Schicht (20 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 eine NPB-Schicht mit einer Stärke von 20 nm ausgebildet wurde, indem auf der ITO-Anode NPB abgeschieden wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass die leitfähige Polymerschicht 1 nicht ausgebildet wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/2-TNATA-Schicht (50 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 eine 2-TNATA-Schicht mit einer Stärke von 50 nm ausgebildet wurde, indem 2-TNATA(4,4',4''-Tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamin) auf der ITO-Anode abgeschieden wurde.
Vergleichsbeispiel 4
Eine organische Leuchtvorrichtung (ITO-Anode/leitfähige Polymerschicht A (50 nm)/Leuchtschicht (70 nm)/Liq (1 nm)/Al-Kathode) wurde unter Verwendung desselben Verfahrens wie des in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass statt der leitfähigen Polymerschicht 1 die Polymerschicht A ausgebildet wurde, indem dasselbe Verfahren wie das in Auswertungsbeispiel 1 beschriebene verwendet wurde.
Auswertungsbeispiel 2: Beurteilung der Vorrichtung
Der Leuchtwirkungsgrad der organischen Leuchtvorrichtungen des Beispiels 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurde unter Verwendung eines Keithley 236-Quellmessgeräts und eines Minolta CS 2000-Spektralradiometers ermittelt. Die Ergebnisse sind in 6A (Vergleichsbeispiele 1 und 2), 6B (Vergleichsbeispiel 3), 6C (Vergleichsbeispiel 4) und 6D (Beispiel 5) dargestellt.
Wie 6A bis 6D zu entnehmen ist, wurde festgestellt, dass die organische Leuchtvorrichtung des Beispiels 5 einen höheren Leuchtwirkungsgrad als die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 aufweist.
Bezugszeichenliste

120: Anode
130: leitfähige Polymerschicht
150: niedermolekulare Leuchtschicht
170: Kathode

Claims

Organische Leuchtvorrichtung, umfassend: eine Anode, eine leitfähige Polymerschicht mit einer Oberfläche 1A und einer der Oberfläche 1A gegenüberliegenden Oberfläche 2A, eine niedermolekulare Leuchtschicht mit einer Oberfläche 1B und einer der Oberfläche 1B gegenüberliegenden Oberfläche 2B sowie eine Kathode, die aufeinandergestapelt sind, wobei eine Oberfläche der Anode mit der Oberfläche 1A der leitfähigen Polymerschicht in Kontakt steht, die Oberfläche 2A der leitfähigen Polymerschicht mit der Oberfläche 1B der niedermolekularen Leuchtschicht in Kontakt steht und die Oberfläche 2B der niedermolekularen Leuchtschicht mit einer Oberfläche der Kathode in Kontakt steht, wobei die leitfähige Polymerschicht eine Einzelschicht ist, die ein leitfähiges Polymer mit einer Leitfähigkeit von 1 × 10–7 S/cm bis weniger als 0,1 S/cm und ein Material mit geringer Oberflächenenergie beinhaltet, eine Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie der Oberfläche 2A größer als eine Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie der Oberfläche 1A ist, der Absolutwert eines LUMO-Energieniveaus (LUMO = Low Unoccupied Molecular Orbital – niedrigstes unbesetztes Orbital eines Moleküls) der Oberfläche 2A kleiner als der Absolutwert eines LUMO-Energieniveaus der niedermolekularen Leuchtschicht ist und die Oberfläche 2A dazu dient, Exzitonenlöschung zu verhindern, wobei die niedermolekulare Leuchtschicht ein niedermolekulares Leuchtmaterial beinhaltet und die Elektronenbeweglichkeit des niedermolekularen Leuchtmaterials so groß wie oder größer als die Lochbeweglichkeit des niedermolekularen Leuchtmaterials ist.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Absolutwert eines HOMO-Energieniveaus (HOMO = High Occupied Molecular Orbital – höchstes besetztes Orbital eines Moleküls) der Oberfläche 1A größer als eine Austrittsarbeit der Anode ist.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Absolutwert eines HOMO-Energieniveaus der Oberfläche 2A größer als der Absolutwert eines HOMO-Energieniveaus der niedermolekularen Leuchtschicht ist.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei während des Betriebs ein Exzitonenbildungsbereich an einer Grenzschicht zwischen der leitfähigen Polymerschicht und der niedermolekularen Leuchtschicht ausgebildet ist.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Konzentration des Materials mit geringer Oberflächenenergie in einer Richtung von der Oberfläche 1A zur Oberfläche 2A schrittweise zunimmt.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Material mit geringer Oberflächenenergie ein fluoriertes Material ist, das zumindest ein Fluor (F) beinhaltet.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Material mit geringer Oberflächenenergie ein fluoriertes Polymer mit einer der Wiederholungseinheiten der folgenden chemischen Formeln 1 bis 3 ist: <Chemische Formel 1>
wobei gilt: a ist eine Zahl von 0 bis 10.000.000, b ist eine Zahl von 1 bis 10.000.000, Q₁ ist -[O-C(R₁)(R₂)-C(R₃)(R₄)]_c-[OCF₂CF₂]_d-R₅, -COOH oder -O-R_f-R₆, R₁, R₂, R₃, und R₄ sind unabhängig voneinander -F, -CF₃, -CHF₂ oder -CH₂F, c und d sind unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20, R_f ist -(CF₂)_z- (z ist eine ganze Zahl von 1 bis 50) oder -(CF₂CF₂O)_z-CF₂CF₂- (z ist eine ganze Zahl von 1 bis 50), R₅ und R₆ sind unabhängig voneinander -SO₃M, -PO₃M₂ oder -CO₂M und M ist Na⁺, K⁺, Li⁺, H⁺, CH₃(CH₂)_wNH₃ ⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), NH₄ ⁺, NH₂ ⁺, NHSO₂CF₃ ⁺, CHO⁺, C₂H₅OH⁺, CH₃OH⁺ oder CH₃(CH₂)_wCHO⁺ (w ist eine ganze Zahl von O bis 50); <Chemische Formel 2>
wobei gilt: Q₂ ist Wasserstoff (H), eine substituierte oder unsubstituierte C₅-C₆₀ Arylgruppe oder -COOH, Q₃ ist H oder eine substituierte oder unsubstituierte C₁-C₂₀-Alkylgruppe, Q₄ ist -O-(CF₂)_r-SO₃M, -O-(CF₂)_e-PO₃M₂, -O-(CF2)_r-CO₂M oder -CO-NH-(CH₂)_s-(CF₂)_t-CF₃, r, s und t sind unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20 und M ist Na⁺, K⁺, Li⁺, H⁺, CH₃(CH₂)_wNH₃ ⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), NH₄ ⁺, NH₂ ⁺, NHSO₂CF₃ ⁺, CHO⁺, C₂H₅OH⁺, CH₃OH⁺ oder CH₃(CH₂)_wCHO⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), und <Chemische Formel 3>
wobei gilt: m und n sind 0 ≤ m < 10.000.000 bzw. 0 < n ≤ 10.000.000, x und y sind unabhängig voneinander eine Zahl von 0 bis 20, Y ist -SO₃M, -PO₃M₂ oder -CO₂M und M ist Na⁺, K⁺, Li⁺, H⁺, CH₃(CH₂)_wNH₃ ⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50), NH₄ ⁺, NH₂ ⁺, NHSO₂CF₃ ⁺, CHO⁺, C₂H₅OH⁺, CH₃OH⁺ oder CH₃(CH₂)_wCHO⁺ (w ist eine ganze Zahl von 0 bis 50).
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Material mit geringer Oberflächenenergie ein fluoriertes Oligomer ist, das durch die nachstehende chemische Formel 10 dargestellt ist: <Chemische Formel 10> X-M^f _n-M^h _m-M^a _r-(G)_p wobei gilt: X ist eine Endgruppe, Mf ist eine Einheit, die von einer fluorierten C₁-C₂₀-Alkylengruppe oder von einem fluorierten Monomer, das durch eine Kondensationsreaktion von Perfluoropolyetheralkohol, Polyisocyanat und einem mit Isocyanat reaktivem nichtfluoriertem Monomer hergestellt ist, abgeleitet ist; M^h ist eine Einheit, die von einem nichtfluorierten Monomer abgeleitet ist; M^a ist eine Einheit, die eine durch -Si(Y₄)(Y₅)(Y₆) dargestellte Silylgruppe aufweist, Y₄, Y₅, und Y₆ sind unabhängig voneinander ein Halogenatom, eine substituierte oder unsubstituierte C₁-C₂₀-Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte C₆-C₃₀-Arylgruppe oder ein hydrolisierbarer Substituent und zumindest Y₄, Y₅ und/oder Y₆ sind der hydrolisierbare Substituent, G ist eine monovalente organische Gruppe, die den Rest eines Kettenübertragungsmittels beinhaltet, n ist eine Zahl von 1 bis 100, m ist eine Zahl von 0 bis 100, r ist eine Zahl von 0 bis 100, n + m + r ist 2 oder mehr und p ist eine Zahl von 0 bis 10.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitfähige Polymer Polythiophen, Polyanilin, Polypyrrol, Poly(para-phenylen), Polyfluoren, Poly(3,4-ethylendioxythiophen), ein selbstdotierendes leitfähiges Polymer und/oder ein Derivat derselben beinhaltet.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Ionisierungspotential der Oberfläche 2A aus dem Bereich von 5,0 eV bis 3,5 eV ausgewählt ist.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die niedermolekulare Leuchtschicht einen Wirt und einen Dotierstoff beinhaltet und der Wirt zumindest ein ambipolares Transportmaterial und/oder ein Elektronentransportmaterial beinhaltet.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Wirt ferner ein Lochtransportmaterial beinhaltet.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Dotierstoff in einen Teil der Leuchtschicht dotiert ist.
Organische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kathode eine Elektroneninjektionsschicht und eine metallhaltige Schicht beinhaltet und die Elektroneninjektionsschicht mit der Oberfläche 2B der niedermolekularen Leuchtschicht in Kontakt steht.
Verfahren zur Herstellung der organischen Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend: Ausbilden einer Anode auf einem Substrat; Ausbilden einer leitfähigen Polymerschicht durch Aufbringen einer Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht, die ein leitfähiges Polymer, ein Material mit geringer Oberflächenenergie und ein Lösungsmittel beinhaltet, auf der Anode und Ausführen einer Wärmebehandlung; Ausbilden einer niedermolekularen Leuchtschicht auf der leitfähigen Polymerschicht und Ausbilden einer Kathode auf der niedermolekularen Leuchtschicht.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Lösungsmittel, das in der Zusammensetzung zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht enthalten ist, ein polares Lösungsmittel ist, und das polare Lösungsmittel Wasser, Alkohol, Ethylenglycol, Glycerol, Dimethylformamid (DMF), Dimethysulfoxid (DMSO) und/oder Aceton ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ausbilden der niedermolekularen Leuchtschicht unter Verwendung eines Vakuumabscheideverfahrens ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ausbilden der niedermolekularen Leuchtschicht unter Verwendung eines Gieß-, Langmuir-Blodgett(LB)-Abscheidungs-, Rotationsbeschichtungs-, Tintenstahldruck-, Düsendruck-, Spritzbeschichtungs-, Siebdruck-, Rakelbeschichtungs-, Tiefdruck- oder Offsetdruckverfahrens ausgeführt wird.