DE60127085T2

DE60127085T2 - Organische Leuchtdiode

Info

Publication number: DE60127085T2
Application number: DE60127085T
Authority: DE
Inventors: Hyoung Yun Dongjak-gu Oh; Jeong Dae Seo
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: EP1215739A3; CN1360351A; KR20020046316A; CN1182596C; DE60127085D1; EP1215739A2; JP2002237387A; US20020071964A1; JP3586240B2; EP1215739B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, und im Spezielleren auf eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, bei der ein blaues Lumineszenzmaterial einer organischen Lumineszenzschicht eine Verbindung mit einer Tetraphenyimethanstruktur ist.
Erörterung des verwandten Stands der Technik
In letzter Zeit besteht in Übereinstimmung mit dem Trend einer großformatigen Anzeigevorrichtung die Nachfrage nach einer Flachbildschirmanzeigevorrichtung, die eine kleine Fläche einnimmt. Als Beispiel für die Flachbildschirmanzeige entwickelt sich rasch eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, die organische lichtemittierende Diode (OLED) genannt wird.
Die organische Elektrolumineszenzvorrichtung emittiert Licht auf solch eine Weise, dass Excitonen, die sich durch Kombination von Elektronen mit Elektronenlöchern paarweise bilden, bei einem Übergang von einem Anregungszustand in einen Grundzustand eliminiert werden, wenn die Elektronen und Elektronenlöcher in eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung injiziert werden, die zwischen einer ersten Elektrode (Anode), bei der es sich um eine Lochinjektionselektrode handelt, und einer zweiten Elektrode (Kathode) ausgebildet ist, bei der es sich um eine Elektroninjektionselektrode handelt.
Eine solche organische Elektrolumineszenzvorrichtung kann mit einer niedrigeren Spannung (zum Beispiel 10 V oder darunter) angesteuert werden als ein Plasmabildschirm (PDB – Plasma Display Panel) oder eine anorganische Elektrolumineszenzvorrichtung. In dieser Hinsicht schreitet die Forschung zur organischen Elektrolumineszenzvorrichtung aktiv voran.
Leistungsmerkmale der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung umfassen einen weiten Sichtwinkel, eine sehr kurze Ansprechzeit und Kontrastreichtum. Dementsprechend kann die organische Elektrolumineszenzvorrichtung als Pixel einer grafischen Anzeige, als Fernseh-/Videoanzeige oder als Flächenlichtquelle verwendet werden. Die organische Elektrolumineszenzvorrichtung lässt sich auch auf einem flexiblen transparenten Substrat wie etwa Kunststoff ausbilden. Darüber hinaus kann die organische Elektrolumineszenzvorrichtung für einen weiterentwickelten Flachbildschirm (FDP – Flat Display Panel) verwendet werden, und zwar wegen ihrer dünnen Auslegung, ihrem geringen Gewicht und ihrer guten Farbeigenschaften. Da außerdem die organische Elektrolumineszenzvorrichtung im Gegensatz zu einer hinlänglich bekannten Flüssigkristallanzeige (LCD – Liquid Crystal Display) keine Hintergrundbeleuchtung benötigt, hat sie einen geringen Stromverbrauch. Dementsprechend hat sie in letzter Zeit als Vollfarbanzeigevorrichtung erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Die vorstehend erwähnte organische Elektrolumineszenzvorrichtung kann drei Farben wiedergeben, nämlich Grün, Blau und Rot. Zu diesem Zweck muss eine Lumineszenzvorrichtung, die Licht mit drei Farben wie Grün, Rot und Blau emittiert, die volle Farbe anzeigen können.
Ein Verfahren zur Herstellung einer typischen organischen Elektrolumineszenzvorrichtung wird nun beschrieben.
Zuerst wird ein Anodenmaterial wie Indiumzinnoxid (ITO) auf einem transparenten Substrat ausgebildet. Eine Lochinjektionsschicht (HIL – Hole Injection Layer) wird dann auf dem Anodenmaterial mit einer Dicke von 10 bis 30 nm ausgebildet. Hauptsächlich wird Kupferphthalocyanin (CuPC) als Lochinjektionsschicht genutzt.
Anschließend wird auf der Lochinjektionsschicht eine Lochtransportschicht (HTL – Hole Transport Layer) mit einer Dicke von 30 bis 60 nm ausgebildet. Als Lochtransportschicht wird 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]-biphenyl (NPD) verwendet.
Auf der Lochtransportschicht wird eine organische Lumineszenzschicht ausgebildet. Dabei wird der organischen Lumineszenzschicht je nach Bedarf ein Dotierungsmittel zugesetzt. Beispielsweise wird im Falle einer Abgabe von grünem Licht eine organische Lumineszenzschicht aus Alq₃(tris(8-hydroxy-chinolat)Aluminium) mit einer Dicke von 30 bis 60 nm abgeschieden und N-Methylchinacridon (MQD) als Dotierungsmittel verwendet.
Danach werden die Elektronentransportschicht und die Elektroneninjektionsschicht nacheinander auf der organischen Lumineszenzschicht ausgebildet. Gegebenenfalls kann eine Elektroneninjektions-/Elektronentransportschicht ausgebildet werden. Im Falle einer Abgabe von grünem Licht muss die Elektroneninjektions-/Elektronentransportschicht nicht unbedingt ausgebildet werden, da Alq₃, das als die organische Lumineszenzschicht verwendet wird, eine ausgezeichnete Elektronentransportfähigkeit hat.
Als Nächstes wird eine Kathode auf der Elektroneninjektionsschicht ausgebildet.
Schließlich wird eine Passivierungsschicht hergestellt, damit die organische Elektrolumineszenzvorrichtung vollständig ist.
Bei der hergestellten organischen Elektrolumineszenzvorrichtung wird eine blaue Farbe angezeigt, indem ein blaues Dotierungsmittel auf ein blaues Grundmaterial dotiert und Alq₃ als Elektronentransportschicht verwendet wird. Je nach den Eigenschaften des blauen Grundmaterials muss Alq₃ nicht unbedingt ausgebildet werden.
Eine rote Farbe kann erzielt werden, indem ein rotes Dotierungsmittel beim Herstellungsprozess der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung anstelle eines grünen Dotierungsmittels verwendet wird.
Es ist zu erwarten, dass die grüne Lumineszenzvorrichtung praktisch eingesetzt wird. Hingegen tritt insofern ein Problem auf, als die blaue Lumineszenzvorrichtung ihren praktischen Einsatz im Hinblick auf die Stabilität der Vorrichtung, ihre Leuchtfarbe und ihre Lichtleistung nicht erreicht.
Eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in M. R. Robinson, S. Wang, G. C. Bazan, Y. Cao, Adv. Mater. 12 (2000) 1701-1704 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, die im Wesentlichen ein oder mehrere Probleme verhindert, die von Einschränkungen und Nachteilen des verwandten Stands der Technik herrühren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung bereitzustellen, die eine hervorragende Leuchtfarbe und -stabilität erzielt und die Lichtleistung verbessern kann.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet aus dem Nachstehenden offensichtlich oder lassen sich durch die praktische Umsetzung der Erfindung in Erfahrung bringen. Die Ziele und weitere Vorteile der Erfindung lassen sich durch den Aufbau in die Tat umsetzen und erlangen, der insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie in den beigefügten Zeichnungen herausgestellt ist.
Um diese Aufgaben zu lösen und weitere Vorteile zu erzielen, und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, so wie sie hier konkretisiert und ausführlich beschrieben ist, umfasst eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung eine Tetraphenylmethanverbindung mit der folgenden Verbindungsstruktur als blaues Elektrolumineszenzmaterial einer organischen Elektrolumineszenzschicht:
In der vorstehenden Verbindungsstruktur ist R Wasserstoff (H) oder
worin Ar₁ und Ar₂ jeweils eigenständig und aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus aromatischen Substanzen, aliphatischen Substanzen und H besteht. Vorzugsweise sind Ar₁ und Ar₂ jeweils aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Phenyl, Naphthyl und Phenanthryl besteht.
Die organische Elektrolumineszenzvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein blaues lichtemittierendes Material aus einem Lumineszenzkörper und umfasst die folgende Verbindungsstruktur:
Es sollte klar sein, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd und dazu gedacht sind, eine weitergehende Erklärung der Erfindung, wie sie beansprucht ist, bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu bieten und die in diese Anmeldung eingebunden sind und einen Teil von ihr bilden, stellen eine Ausführungsform (Ausführungsformen) der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung:
1 ist eine Strukturschnittansicht, die eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung darstellt; und
2 stellt die verbesserte Lichtleistung einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nun wird im Einzelnen Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, wovon Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen durchgehend dieselben Bezugsziffern verwendet, um auf dieselben oder ähnliche Teile zu verweisen.
Eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Elektrode, eine organische Lumineszenzschicht und eine zweite Elektrode. Die organische Lumineszenzschicht umfasst ein blaues Lumineszenzmaterial nach Anspruch 1.
Die erste Elektrode und die zweite Elektrode stellen in der vorliegenden Erfindung eine Lochinjektionselektrode (Anode) bzw. eine Elektroneninjektionselektrode (Kathode) dar. Sie können auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung ohne jegliche Einschränkung verwendet werden und sind durch ein typisches Verfahren hergestellt. Auch kann gegebenenfalls eine Lochinjektionsschicht und/oder eine Lochtransportschicht auf beiden Seiten der organischen Lumineszenzschicht ausgebildet sein. Die Lochinjektionsschicht und die Lochtransportschicht können auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung auch ohne jegliche Einschränkung verwendet werden.
Darüber hinaus umfasst die organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ein blaues Lumineszenzmaterial mit einer organischen Lumineszenzschicht wie folgt.
Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die folgenden Beispiele sind beispielhaft und erläuternd und sollen die Erfindung nicht einschränken.
Beispiele
(1) Synthese von Tetra-p-Bromphenylmethan
2 g Tetraphenylmethan und 0,05 g FeCl₃ wurden in einen Rundkolben gegeben und in einem Lösungsmittel wie 50 ml CCl₄ aufgelöst und dann mit 1,43 ml Brom gemischt. Dann wurde das sich ergebende Produkt drei Tage lang refluxiert und umgerührt. Anschließend wurde das Produkt in THT und Methanol rekristallisiert, um Tetra-p-Bromphenylmethan zu erhalten. Dies lässt sich durch die folgende chemische Formel ausdrücken.
(2) Synthese von Biphenylboronsäure
1,1 g Magnesium wurden in einen Rundkolben gegeben, im Vakuumzustand 10 Minuten lang erhitzt, um die Feuchtigkeit vollständig zu entfernen, und in N₂ abgekühlt. Dann wurden 10 g in 90 ml THT aufgelöstes 2-Brom-1,1-biphenylethylen langsam in den Kolben eingetropft. Nachdem die Tropfenreaktion zu Ende war, wurde das sich ergebende Produkt eine Stunde lang refluxiert und umgerührt. Das Produkt wurde auf -78°C gekühlt und dann wurden 5,68 ml in 50 ml THF gelösten Trimethylborats langsam in den Kolben eingetropft. Das mit THF verdünnte Trimethylborat wurde langsam in den Kolben eingetropft. Nachdem die Tropfenreaktion zu Ende war, wurde das sich ergebende Produkt 12 Stunden lang bei Raumtemperatur umgerührt. Das Produkt wurde dann gefiltert und die Filterflüssigkeit 30 Minuten lang in Wasser und 2N-HCl gerührt. Unter Verwendung von Diethylether wurde ein organischer Stoff aus dem Produkt abgeschieden und dann konzentriert. Dem konzentrierten organischen Stoff wurde Petrolether zugesetzt, um Kristall zu extrahieren. Schließlich wurde der Petrolether gefiltert, um kristallinen weißen Feststoff zu erhalten. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden.
(3) Synthese von 3,3,3,3-Tetrakis(biphenyl)methan
2 g Tetraphenylmethan von (1), 6 g Biphenylboronsäure von (2) und 6,5 g K₂CO₃ wurden in 40 ml Toluol und 40 ml destilliertem Wasser aufgelöst. Dann wurden 250 mg Pd(PPh₃)₄ dem sich ergebenden Produkt zugesetzt, das durch Auflösen erhalten wurde, und 24 Stunden lang refluxiert und umgerührt. Anschließend wurde ein organischer Stoff unter Verwendung von Toluol extrahiert, und weitere Wasserfraktionen wurden unter Verwendung von Dichlormethan dreifach extrahiert. Der organische Stoff und der unter Verwendung von Dichlormethan gewonnene Extrakt wurden miteinander gemischt und dann konzentriert, wodurch ein Feststoff erhalten wurde. Der erhaltene Feststoff wurde rekristallisiert und in Methanol gefiltert. Dann wurde das sich ergebende Produkt mit THF gereinigt, um 3,3,3,3-Tetrakis(biphenyl)methan zu erhalten, bei dem es sich um ein blaues Lumineszenzmaterial handelt. Dies kann durch die folgende chemische Formel ausgedrückt werden.
Die organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wurde mit einem typischen Verfahren unter Verwendung des erhaltenen blauen Lumineszenzmaterials hergestellt. Und zwar wurde die organische Elektrolumineszenzvorrichtung dadurch hergestellt, dass organische Stoffe auf einem Indiumzinnoxid(ITO)-Glas abgeschieden wurden, das in der Reihenfolge CuPc 25 nm (250 Å), NPD 35 nm (350 Å), BLUE 20 nm (200 Å), Alq₃ 40 nm (400 Å), LiF und Al mit 3 mm × 3 mm strukturiert war. Dabei betrug der Vakuum-Pegel 1,3 × 19^-4 Pa (10^-6 Torr). 2 zeigt das EL-Spektrum, wenn ein Strom mit 0,6 mA in der hergestellten Vorrichtung floss. Auch wenn ein Strom mit 1,6 mA in der Vorrichtung floss, konnte eine Luminanz von 216 Nit erzielt werden. In diesem Fall betrug die Leistung 1,22 cd/A, und die Farbkoordinaten waren X = 0,167 und Y = 0,173, was tiefes Blau zeigte.
Da, wie vorstehend beschrieben, die organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Verbindung mit einer Tetraphenylmethanstruktur als blaues Lumineszenzmaterial enthält, kann eine exzellente Leuchtfarbe und Stabilität der Vorrichtung erzielt werden. Auch die Lichtleistung kann verbessert werden.

Claims

Organische Elektrolumineszenzvorrichtung, Folgendes umfassend: eine erste Elektrode, eine organische Lumineszenzschicht, und eine zweite Elektrode, wobei die organische Lumineszenzschicht ein blaues Lumineszenzmaterial mit einer Tetraphenylmethanverbindung wie folgt umfasst:
wobei in der vorstehenden Verbindungsstruktur R Wasserstoff (H) oder
ist, worin Ar₁ und Ar₂ jeweils eigenständig und aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus aromatischen Substanzen, aliphatischen Substanzen und H besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das blaue Lumineszenzmaterial die folgende Verbindungsstruktur umfasst: