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Die
vorliegende Erfindung betrifft organische Leuchtdioden (organische
EL-Dioden). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung im Wesentlichen
stabile organische EL-Dioden und wobei die Dioden nicht in Ausführungsformen,
zum Beispiel, in der Form des Durchmachens einer schnellen Abnahme
in ihrer Effizienz bei hohen Temperaturen, wie beispielsweise etwa
100°C, abbauen
und wobei zudem die Dioden durch hohe Temperaturen im Wesentlichen
nicht nachteilig beeinflusst werden.
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Eine
organische Elektrolumineszenz-(EL-)Diode kann eine Schicht aus einem
organischen lumineszierenden Material umfassen, die zwischen einer
Anode, die typischerweise einen transparenten Konduktor, wie beispielsweise
Indiumzinnoxid, umfasst, und einer Kathode, typischerweise einem
Metall mit niedriger Arbeitsfunktion, wie beispielsweise Magnesium,
Calcium, Aluminium oder deren Legierungen mit anderen Metallen,
einfügt
ist. Die EL-Diode funktioniert nach dem grundlegenden Prinzip, dass
unter einem elektrischen Feld positive Ladungen (Löcher) und
negative Ladungen (Elektronen) jeweils von der Anode und Kathode
in die Lumineszenzschicht injiziert werden und sich einer Rekombination
unterziehen, um exzitonische Zustande zu bilden, die anschließend Licht
emittieren. Eine Anzahl von EL-Dioden sind aus einem Laminat aus
einem organischen lumineszierenden Material und Elektroden mit entgegen
gesetzter Polarität
hergestellt worden, wobei die Dioden ein Einkristallmaterial, wie
beispielsweise Einkristall-Anthracen, als die lumineszierende Substanz
einschließen,
wie es, zum Beispiel, in
U.S.
Patent 3,530,325 beschrieben ist. Es wird angenommen, dass
diese Typen von Dioden Anregungsspannungen in der Ordnung von 100
Volt oder größer erfordern.
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Eine
organische EL-Diode mit einer mehrschichtigen Struktur kann als
eine doppelschichtige Struktur gebildet werden, die eine organische
Schicht, die zu der Anode benachbart ist, die den Lochtransport
unterstützt,
und eine andere, organische Schicht umfasst, die zu der Kathode
benachbart ist, die den Elektronentransport unterstützt und
als die organische Lumineszenzzone der Diode fungiert. Beispiele
dieser Dioden sind in den
U.S.
Patenten 4,356,429 ;
4,539,507 ;
4,720,432 und
4,769,292 offenbart, wobei
U.S. Patent 4,769,292 , zum
Beispiel, eine organische EL-Diode offenbart, die drei getrennte
Schichten, eine Lochtransportschicht, eine Lumineszenzschicht und
eine Elektronentransportschicht, umfasst, wobei die Schichten der
Reihe nach laminiert sind und zwischen einer Anode und einer Kathode
eingefügt
sind und worin ein fluoreszierendes Dotiermittelmaterial zu der
Emissionszone oder -schicht zugegeben ist, wodurch die Rekombination
von Ladungen zu der Anregung des fluoreszierenden Materials führt. In
einigen dieser mehrschichtigen Strukturen wie, zum Beispiel, organischen
Leuchtdioden, die in
U.S. Patent
4,720,432 beschrieben sind, umfasst die organische Leuchtdiode
weiterhin eine Pufferschicht, die zwischen der Lochtransportschicht
und der Anode eingefügt
ist. Die Kombination der Lochtransportschicht und der Pufferschicht
bildet einen doppel schichtigen Lochtransportbereich, Bezugnahme
S. A. Van Slyke et al., „Organic
Electroluminescent Devices with Improved Stability", Appl. Phys. Lett.
69, S. 2160–2162,
1996.
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Es
hat ebenfalls Versuche gegeben, Elektrolumineszenz von organischen
Leuchtdioden zu erhalten, die gemischte Schichten, zum Beispiel,
Schichten enthalten, in denen sowohl das Lochtransportmaterial als auch
das emittierende Elektronentransportmaterial in einer einzigen Schicht
zusammen gemischt sind, siehe, zum Beispiel, Kido et al., „Organic
Electroluminescent Devices Based On Molecularly Doped Polymers", Appl. Phys. Lett.
61, S. 761–763,
1992; S. Naka et al., „Organic
Electroluminescent Devices Using a Mixed Single Lager", Jpn. J. Appl. Phys.
33, S. L1772–L1774,
1994; W. Wen et al., Appl. Phys. Lett. 71, 1302 (1997) und C. Wu
et al., „Efficient
Organic Electroluminescent Devices Using Single-Layer Doped Polymer
Thin Films with Bipolar Carrier Transport Abilities", IEEE Transactions
an Electron Devices 44, S. 1269–1281,
1997. In einer Anzahl dieser Dioden können das Elektronentransportmaterial
und das emittierende Material die gleichen sein, oder die gemischte
Schicht kann weiterhin ein emittierendes Material als ein Dotierungsmittel
umfassen. Andere Beispiele von organischen Leuchtdioden, die aus
einer einzigen organischen Schicht gebildet sind, die ein Lochtransportmaterial
und ein Elektronentransportmaterial umfassen, können, zum Beispiel, in den
U.S. Patenten 5,853,905 ;
5,925,980 ;
6,114,055 und
6,130,001 gefunden werden. Wie in
dem Artikel von S. Naka et al. angedeutet ist, sind diese organischen
Leuchtdioden aus einer einzigen gemischten Schicht im Allgemeinen
weniger effizient als mehrschichtige organische Leuchtdioden. Es
wird angenommen, dass diese Dioden, die nur eine einzige gemischte
Schicht aus einem Lochtransportmaterial, wie beispielsweise NBP (N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin)
und ein emittierendes Elektronentransportmaterial, wie beispielsweise
Alq
3 (Tris(8-hydroxychinolin)aluminium, einschließen, instabil
sind und eine schlechte Effizienz aufweisen. Es wird angenommen,
dass die Instabilität
dieser Dioden durch den direkten Kontakt zwischen dem Elektronentransportmaterial
in der gemischten Schicht und dem Lochinjektionskontakt, der Indiumzinnoxid (ITO)
umfasst, was zu der Bildung eines instabilen kationischen Elektronentransportmaterials
führt,
und der Instabilität
der gemischten Schicht-/Kathode-Grenzfläche verursacht wird, siehe
H. Aziz et al., Science 283, 1900 (1999). Zudem kann die einzige
gemischte Schicht zu hohen Kriechströmen und folglich schlechter
Effizienz führen,
siehe Z. D. Popovic et al., Proceedings of the SPIE, Vol. 3176, „Organic
Light-Emitting Materials and Devices II", San Diego, CA, Juli 21–23, 1998,
S. 68 bis 73.
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Während ein
kürzlicher
Fortschritt in der Forschung über
organische EL das Potenzial von organischen EL-Dioden für weit verbreitete
Anwendungen erhöht
hat, kann die Betriebsstabilität
von gegenwärtig verfügbaren Dioden
in einigen Fällen
unter den Erwartungen liegen. Eine Anzahl von bekannten organischen Leuchtdioden
weist relativ kurze Betriebslebensdauern auf, bevor ihre Leuchtdichte
auf irgendeinen Prozentsatz ihres anfänglichen Wertes fällt. Eine
Bereitstellung von Grenzflächenschichten,
wie sie, zum Beispiel, in S. A. Van Slyke et al., „Organic
Electroluminescent Devices with Improved Stability", Appl. Phys. Lett.
69, S. 2160–2162,
1996 beschrieben ist, und Do tierung, wie sie, zum Beispiel, in Y.
Hamada et al., „Influence
of the Emission Site of the Running Durability of Organic Electroluminescent
Devices", Jpn. J.
Appl. Phys. 34, S. L824–L826,
1995 beschrieben ist, kann vielleicht die Betriebslebensdauer von
organischen Leuchtdioden für einen
Betrieb bei Raumtemperatur erhöhen,
die Effektivität
dieser organischen Leuchtdioden verschlechtert sich jedoch für einen
Betrieb der Diode bei hoher Temperatur. Im Allgemeinen kann die
Diodenlebensdauer um einen Faktor von etwa 2 für jedes 10°C-Inkrement in der Betriebstemperatur
reduziert werden. Zudem wird bei hohen Temperaturen die Anfälligkeit
der organischen Leuchtdioden zum Abbau erhöht, wie es, zum Beispiel, in
Zhou et al., „Real-Time
Observation of Temperatur Rise and Thermal Breakdown Processes in
Organic Leds Using an IR Imaging And Analysis System", Advanced Materials
12, S. 265–269,
2000, beschrieben ist, was weiterhin die Stabilität der Dioden
reduziert. Als eine Folge ist die Betriebslebensdauer dieser organischen Leuchtdioden
bei einem normalen Displayleuchtdichteniveau von etwa 100 cd/m2 auf, zum Beispiel, etwa einige Hundert
Stunden oder weniger bei Temperaturen von etwa 60°C bis etwa
80°C eingeschränkt, Bezugnahme
J. R. Sheats et al., „Organic
Electroluminescent Devices",
Scienes 273, S. 884–888,
1996 und ebenfalls S. Tokito et al., „High-Temperature Operation
of an Electroluminescent Device Fabricated Using a Novel Triphenylamine
Derivative", Appl.
Phys. Lett. 69, 878 (1996).
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Die
vorliegende Erfindung stellt bereit:
- (1) eine
organische Leuchtdiode, umfassend
- (i) eine erste Elektrode;
- (ii) einen gemischten Bereich, welcher eine Mischung von (1)
einem tertiären
aromatischen Amin, (2) einem Metalloxinoid und (3) einem grun-emittierenden
Coumarin-Farbstoff der Formel umfasst, worin X ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus einem Sauerstoffatom, einem Schwefelatom,
einer Alkyliminogruppe und Aryliminogruppe; R1 und
R2 jeweils einzeln ausgewählt sind
aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Aryl und Carbocyclen; R3 und R4 jeweils
einzeln ausgewählt
sind aus der Gruppe, bestehend aus einem Wasserstoffatom, Alkyl
und wahlweise einem verzweigten oder unverzweigten 5- oder 6-gliedrigen
Substituentenring, welcher R1 und R2 jeweils verbindet; und R5,
R6, R7 und R8 jeweils einzeln ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend
aus einem Wasserstoffatom, einer Alkoxygruppe und einer Alkylgruppe;
- (iii) eine zweite Elektrode;
- (iv) ein Thermoschutzelement, welches auf eine der ersten und
zweiten Elektroden beschichtet ist, worin eine der ersten und zweiten
Elektroden eine Lochinjektionsanode darstellt und eine der ersten und
zweiten Elektroden eine Elektroneninjektionskathode darstellt und
worin die organische Leuchtdiode weiterhin mindestens eines umfasst
aus
- (v) einem Lochtransportbereich, welcher zwischen der Anode und
dem gemischten Bereich eingefügt
ist oder sich dort befindet, worin der Lochtransportbereich wahlweise
eine Pufferschicht einschließt;
und
- (vi) einem Elektronentransportbereich, welcher zwischen die
Kathode und den gemischten Bereich eingefügt ist und worin der grün-emittierende
Farbstoff in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-% auf der Basis der Gesamtheit
der Komponenten der gemischten Schicht (ii) vorliegt;
- (2) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin der grün-emittierende
Coumarin-Farbstoff 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8-ij)chinolizin-11-on (C545T)
darstellt;
- (3) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin das tertiäre aromatische
Amin ein N,N,N',N'-Tetraarylbenzidin darstellt;
- (4) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin das Amin ein
N,N,N',N'-Tetraarylbenzidin
darstellt, das ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) und N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD) und das Metalloxinoid Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) darstellt;
- (5) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin mindestens eines
zutrifft aus (i) der Lochtransportbereich umfasst mindestens ein
Material, das ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus tertiären aromatischen Aminen, Porphyrinen
und Indolocarbazolen; und (ii) der Elektronentransportbereich umfasst
mindestens ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend
aus Metalloxinoiden, Stilbenen, Triazinen, Porphyrinen und Chinolinen;
- (6) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin der gemischte
Bereich 20 Gew.-% bis 80 Gew.-% eines tertiären aromatischen Amins; 80
Gew.-% bis 20 Gew.-% des Metalloxinoids und 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% des
Coumarin-Farbstoffs umfasst und worin die Gewichtsprozente auf der
Basis des Gesamtgewichts der Materialien vorliegen, die den gemischten
Bereich umfassen;
- (7) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin der gemischte
Bereich 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% des tertiären aromatischen Amins; 65
Gew.-% bis 35 Gew.-% des Metalloxinoids und 0,1 Gew.-% bis 4 Gew.-% des
Coumarin-Farbstoffs umfasst und worin die Gewichtsprozente auf der
Basis des Gesamtgewichts der Materialien vorliegen, die den gemischten
Bereich umfassen;
- (8) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin der gemischte
Bereich 0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% des Coumarin-Farbstoffs umfasst
und worin die Gewichtsprozente auf der Basis des Gesamtgewichts
der Materialien vorliegen, die den gemischten Bereich umfassen;
- (9) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin mindestens eines
zutrifft aus A. das Material, umfassend den Lochtransportbereich,
und das tertiäre
aromatische Amin, umfassend den gemischten Bereich, sind ähnlich,
und B. das Material, umfassend den Elektronentransportbereich, und
das Metalloxinoid, umfassend den gemischten Bereich, sind ähnlich;
- (10) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin mindestens
eines zutrifft aus A. das Material, umfassend den Lochtransportbereich,
und das tertiäre
aromatische Amin, umfassend den gemischten Bereich, sind unterschiedliche
Materialien, und B. das Material, umfassend den Elektronentransportbereich,
und das Metalloxinoid, umfassend den gemischten Bereich, sind unterschiedliche
Materialien;
- (11) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin ein Elektronentransportbereich
vorhanden ist und worin der Elektronentransportbereich mindestens
zwei Schichten umfasst;
- (12) eine organische Leuchtdiode nach (11), worin (1) eine erste
Schicht des Elektronentransportbereichs mit dem gemischten Bereich
in Kontakt steht und worin die erste Schicht ein Material umfasst,
das ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus Metalloxinoiden und Chinolinen;
und (2) eine zweite Schicht des Elektronentransportbereichs mit
der Kathode in Kontakt steht und worin die zweite Schicht ein Material
umfasst, das ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus Metalloxinoiden, Phthalocyaninen
und Triazinen;
- (13) eine organische Leuchtdiode nach (12), worin die erste
Schicht ein Metalloxinoid, umfassend Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) oder Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium
(Balq) oder ein Chinolin aus 1,4-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)benzol,
4,4'-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)-1,1'-biphenyl (TA), umfasst;
und die zweite Schicht ein Metalloxinoid aus Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) oder Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium
(Balq); ein Phthalocyanin aus Kupfer-Phthalocyanin (CuPc); oder
ein Triazin aus 4,4'-Bis-[2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl oder 2,4,6-Tris(4-biphenylyl)-1,3,5-triazin
umfasst;
- (14) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin ein Lochtransportbereich
vorhanden ist und worin der Lochtransportbereich mindestens zwei
Schichten umfasst;
- (15) eine organische Leuchtdiode nach (14), worin (1) eine erste
Schicht des Lochtransportbereichs mit der Mode in Kontakt steht
und worin die erste Schicht ein Porphyrin umfasst; und (2) eine
zweite Schicht des Lochtransportbereichs mit dem gemischten Bereich
in Kontakt steht und worin die zweite Schicht ein Material umfasst,
das ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus tertiären aromatischen Aminen und
Indolocarbazolen;
- (16) eine organische Leuchtdiode nach (15), worin die erste
Schicht ein Kupfer-Phthalocyanin umfasst; und die zweite Schicht
ein tertiäres
aromatisches Amin aus N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin (NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD); oder ein Indolocarbazol, umfassend 5,11-Di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol
oder 2,8-Dimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol,
umfasst;
- (17) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin ein Lochtransportbereich
vorhanden ist und worin der Lochtransportbereich eine Schicht umfasst,
die eine Mischung aus (i) 25 Gew.-% bis 99 Gew.-% eines Porphyrins
und (ii) 75 Gew.-% bis 1 Gew.-% eines aromatischen tertiären Amins
umfasst;
- (18) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin mindestens
eines zutrifft aus (1) einer Anode, umfassend eine Schicht aus Indiumzinnoxid
und (2) einer Kathode, umfassend eine Schicht, die ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus (i) Mg und Ag; (ii) Al; (iii) Indiumzinnoxid
und (iv) einer organischen Verbindung, Mg und Ag;
- (19) eine organische Leuchtdiode nach (18), worin die Kathode
weiterhin ein Alkalimetall oder eine Verbindung davon umfasst;
- (20) eine organische Leuchtdiode nach (19), worin das Alkalimetall
ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K und Cs;
- (21) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin das Thermoschutzelement
eine Schicht aus SiO, SiO2 oder Mischungen
davon umfasst;
- (22) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin der gemischte
Bereich eine Dicke von 5 Nanometer bis 500 Nanometer aufweist; der
Lochtransportbereich eine Dicke von 5 Nanometer bis 250 Nanometer
aufweist und/oder der Elektronentransportbereich eine Dicke von
5 Nanometer bis 100 Nanometer aufweist;
- (23) eine organische Leuchtdiode nach (1) und umfassend
- (i) eine Anode aus Indiumzinnoxid mit einer Dicke von 30 bis
300 Nanometer, die auf ein Substrat beschichtet ist, worin die Anode
und das Substrat in der Lage sind, mindestens 70% Strahlung einer
Wellenlänge, die
länger
ist als 400 nm, durchzulassen;
- (ii) einen Lochtransportbereich auf der Anode, der mindestens
ein Material umfasst, das ausgewählt
ist aus der Gruppe von Materialien, die Kupfer-Phthalocyanin (CuPc),
N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB), N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD), 5,11-Di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol
und 2,8-Dimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol
einschließen
und worin der Bereich eine Dicke von 5 bis 100 Nanometer aufweist;
- (iii) einen gemischten Bereich, der sich auf dem Lochtransportbereich
befindet, der (1) 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD); (2) 65 bis 35 Gew.-% Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
oder Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium; und (3)
0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8-ij)chinolizin-11-on
(C545T) umfasst, worin alle Gewichtsprozente auf der Basis des Gesamtgewichts
von Materialien vorliegen, die den gemischten Bereich umfassen,
und worin die Dicke des gemischten Bereichs 50 Nanometer bis 150
Nanometer beträgt;
- (iv) einen Elektronentransportbereich, der sich auf dem gemischten
Bereich befindet, der Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) oder Bis(8-hydroxychinolato)-4-phenylphenolato)aluminium
(Balq) umfasst, worin die Dicke des Elektronentransportbereichs
5 Nanometer bis 50 Nanometer beträgt;
- (v) eine Kathode, die sich auf dem Elektronentransportbereich
befindet, die eine aus (1) einer Schicht, umfassend eine Mg:Ag-Legierung
oder Al von einer Dicke von 50 Nanometer bis 500 Nanometer; und
(2) einer ersten Schicht umfasst, umfassend 40 Vol.-% bis 55 Vol.-%
Mg; 2 Vol.-% bis 10 Vol.-% Ag und 55 Vol.-% bis 40 Vol.-% Alq3, worin die Dicke der ersten Schicht 100
Nanometer bis 600 Nanometer beträgt,
und die mit einer zweiten Schicht von einer Dicke von 50 Nanometer
bis 500 Nanometer und umfassend ein Metall oder eine Metall-Legierung
beschichtet ist; und
- (vi) ein Thermoschutzelement, das sich auf der Kathode befindet,
das SiO, SiO2 oder Mischungen davon von
einer Dicke von 100 Nanometer bis 1.000 Nanometer umfasst;
- (24) eine organische Leuchtdiode nach (1) und umfassend
- (i) eine Anode aus Indiumzinnoxid mit einer Dicke von 30 bis
300 Nanometer, die auf ein Substrat beschichtet ist, worin die Anode
und das Substrat in der Lage sind, mindestens 70% Strahlung einer
Wellenlänge, die
länger
ist als 400 nm, durchzulassen;
- (ii) einen Lochtransportbereich auf oder in Kontakt mit der
Anode, der mindestens ein Material umfasst, das ausgewählt ist
aus der Gruppe von Materialien, die N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin (NPB), N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD), 5,11-Dinaphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol
und 2,8-Dimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol
einschließen
und worin der Bereich weiterhin eine Pufferschicht umfasst, die
mit der Anode in Kontakt steht und die Kupfer-Phthalocyanin umfasst,
worin die Dicke der Puffer schicht 10 Nanometer bis 30 Nanometer
beträgt
und die Dicke des Lochtransportbereichs 5 Nanometer bis 20 Nanometer
größer als
die Dicke der Pufferschicht ist;
- (iii) einen gemischten Bereich, der sich auf dem Lochtransportbereich
befindet, der (1) 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD); (2) 65 bis 35 Gew.-% Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
oder Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium; und (3)
0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8-ij)chinolizin-11-on
(C545T) umfasst, worin alle Gewichtsprozente auf der Basis des Gesamtgewichts
von Materialien vorliegen, die den gemischten Bereich umfassen,
und worin die Dicke des gemischten Bereichs 50 Nanometer bis 150
Nanometer beträgt;
- (iv) einen Elektronentransportbereich, der sich auf dem gemischten
Bereich befindet, der Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) oder Bis(8-hydroxychinolato)-4-phenylphenolato)aluminium
(Balq) umfasst, worin die Dicke des Elektronentransportbereichs
5 Nanometer bis 50 Nanometer beträgt;
- (v) eine Kathode, die sich auf dem Elektronentransportbereich
befindet, die eine aus (1) einer Schicht, umfassend eine Mg:Ag-Legierung
oder Al von einer Dicke von 50 Nanometer bis 500 Nanometer; und
(2) einer ersten Schicht umfasst, umfassend 40 Vol.-% bis 55 Vol.-%
Mg; 2 Vol.-% bis 10 Vol.-% Ag und 55 Vol.-% bis 40 Vol.-% Alq3, worin die Dicke der ersten Schicht 100
Nanometer bis 600 Nanometer beträgt;
und die mit einer zweiten Schicht von einer Dicke von 50 Nanometer
bis 500 Nanometer beschichtet ist, die ein Metall oder eine Metall-Legierung
umfasst; und
- (vi) ein Thermoschutzelement, das sich auf der Kathode befindet,
das SiO, SiO2 oder Mischungen davon von
einer Dicke von 100 Nanometer bis 1.000 Nanometer umfasst;
- (25) eine organische Leuchtdiode nach (1) und umfassend
- (i) eine Anode aus Indiumzinnoxid mit einer Dicke von 30 bis
300 Nanometer, die auf ein Substrat beschichtet ist, worin die Anode
und das Substrat in der Lage sind, mindestens 70% Strahlung einer
Wellenlänge, die
länger
ist als 400 nm, durchzulassen;
- (ii) einen Lochtransportbereich auf der Anode, der mindestens
ein Material umfasst, das ausgewählt
ist aus der Gruppe von Materialien, bestehend aus Kupfer-Phthalocyanin
(CuPc), N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB), N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD), 5,11-Di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol
und 2,8-Dimethyl-5,11-dinaphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol und
worin der Bereich eine Dicke von 5 Nanometer bis 100 Nanometer aufweist;
- (iii) einen gemischten Bereich, der sich auf dem Lochtransportbereich
befindet, der (1) 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD); (2) 65 bis 35 Gew.-% Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
oder Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium; und (3)
0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8-ij)chinolizin-11-on
(C545T) umfasst, worin alle Gewichtsprozente auf der Basis des Gesamtge wichts
von Materialien vorliegen, die den gemischten Bereich umfassen und
worin die Dicke des gemischten Bereichs 50 Nanometer bis 150 Nanometer
beträgt;
- (iv) einen Elektronentransportbereich, der sich auf dem gemischten
Bereich befindet, der (1) eine erste Schicht von einer Dicke von
5 Nanometer bis 25 Nanometer, die mit dem gemischten Bereich in
Kontakt steht, worin diese erste Schicht Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3), Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium
(Balq) oder 1,4-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)benzol, 4,4'-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)-1,1'-biphenyl (TA) umfasst;
und (2) eine zweite Schicht von einer Dicke von 5 Nanometer bis
25 Nanometer umfasst, die mit der Kathode in Kontakt steht, worin
die zweite Tris(8-hydroxychinolin)aluminium (Alq3),
Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium
(Balq), Kupfer-Phthalocyanin (CuPc), 4,4'-Bis-[2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'biphenyl oder 2,4,6-Tris(4-biphenylyl)-1,3,5-triazin
umfasst;
- (v) eine Kathode, die sich auf dem Elektronentransportbereich
befindet, die eine aus (1) einer Schicht, umfassend eine Mg:Ag-Legierung
oder Al von einer Dicke von 50 Nanometer bis 500 Nanometer; und
(2) einer ersten Schicht umfasst, umfassend 40 Vol.-% bis 55 Vol.-%
Mg; 2 Vol.-% bis 10 Vol.-% Ag und 55 Vol.-% bis 40 Vol.-% Alq3, worin die Dicke der ersten Schicht 100
Nanometer bis 600 Nanometer beträgt;
und die mit einer zweiten Schicht von einer Dicke von 50 Nanometer
bis 500 Nanometer beschichtet ist, die ein Metall oder eine Metall-Legierung
umfasst; und
- (vi) ein Thermoschutzelement, das sich auf der Kathode befindet,
das SiO, SiO2 oder Mischungen davon von
einer Dicke von 100 Nanometer bis 1.000 Nanometer umfasst;
- (26) eine organische Leuchtdiode nach (1) und umfassend
- (i) eine Anode aus Indiumzinnoxid mit einer Dicke von 30 bis
300 Nanometer, die auf ein Substrat beschichtet ist, worin die Anode
und das Substrat in der Lage sind, mindestens 70% Strahlung einer
Wellenlänge, die
länger
ist als 400 nm, durchzulassen;
- (ii) einen Lochtransportbereich auf der Anode, der mindestens
ein Material umfasst, das ausgewählt
ist aus der Gruppe von Materialien, die N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB), N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD), 5,11-Di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol und 2,8-Dimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol
einschließt;
und worin der Bereich weiterhin eine Pufferschicht umfasst, die
mit der Anode in Kontakt steht und Kupfer-Phthalocyanin umfasst,
worin die Dicke der Pufferschicht 10 Nanometer bis 30 Nanometer
beträgt
und die Dicke des Lochtransportbereichs 5 Nanometer bis 20 Nanometer
größer als
die Dicke der Pufferschicht ist;
- (iii) einen gemischten Bereich, der sich auf dem Lochtransportbereich
befindet, der (1) 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD); (2) 65 Gew.-% bis 35 Gew.-% Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
oder Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium; und (3)
0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8-ij)chinolizin-11-on (C545T)
umfasst, worin alle Gewichtsprozente auf der Basis des Gesamtgewichts
von Materialien vorliegen, die den gemischten Bereich umfassen,
und worin die Dicke des gemischten Bereichs 50 Nanometer bis 150
Nanometer beträgt;
- (iv) einen Elektronentransportbereich, der sich auf dem gemischten
Bereich befindet, der (1) eine erste Schicht von einer Dicke von
5 Nanometer bis 25 Nanometer, die mit dem gemischten Bereich in
Kontakt steht, worin diese erste Schicht Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3), Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium
(Balq), 1,4-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)benzol oder 4,4'-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)-1,1'-biphenyl (TA) umfasst;
und (2) eine zweite Schicht von einer Dicke von 5 Nanometer bis
25 Nanometer umfasst, die mit der Kathode in Kontakt steht, worin
die zweite Tris(8-hydroxychinolin)aluminium (Alq3),
Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium
(Balq), Kupfer-Phthalocyanin (CuPc), 4,4'-Bis-[2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl oder 2,4,6-Tris(4-biphenylyl)-1,3,5-triazin
umfasst;
- (v) eine Kathode, die sich auf dem Elektronentransportbereich
befindet, die eine aus (1) einer Schicht, umfassend eine Mg:Ag-Legierung
oder Al von einer Dicke von 50 Nanometer bis 500 Nanometer; und
(2) einer ersten Schicht umfasst, umfassend 40 Vol.-% bis 55 Vol.-%
Mg; 2 Vol.-% bis 10 Vol.-% Ag und 55 Vol.-% bis 40 Vol.-% Alq3, worin die Dicke der ersten Schicht 100
Nanometer bis 600 Nanometer beträgt,
und die mit einer zweiten Schicht von einer Dicke von 50 Nanometer
bis 500 Nanometer beschichtet ist, die ein Metall oder eine Metall-Legierung
umfasst; und
- (vi) ein Thermoschutzelement, das sich auf der Kathode befindet,
das SiO, SiO2 oder Mischungen davon von
einer Dicke von 100 Nanometer bis 1.000 Nanometer umfasst;
- (27) ein Display, umfassend mindestens eine organische Leuchtdiode
nach (1);
- (28) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin X Sauerstoff
oder Schwefel darstellt;
- (29) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin X eine Alkylaminogruppe
darstellt, worin Alkyl 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält;
- (30) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin X eine Aryliminogruppe
darstellt, worin Aryl 6 bis 36 Kohlenstoffatome enthält;
- (31) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin R1 und
R2 Alkyl 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten
und R1 und R2 Aryl
6 bis 36 Kohlenstoffatome enthalten;
- (32) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin R3 und
R4 Alkyl 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten;
- (33) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin R5,
R6, R7 und R8 Alkoxy 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten
und Alkyl 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält;
- (34) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Schutzschicht
ein Siliziumdioxid oder ein Siliziumoxid umfasst;
- (35) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin der Lochtransportbereich
vorhanden ist; der Elektronentransportbereich vorhanden ist oder
der Lochtransportbereich und der Elektronentransportbereich vorhanden
sind;
- (36) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Bereiche
1 bis 20 Schichten umfassen;
- (37) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Bereiche
1 bis 5 Schichten umfassen;
- (38) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Bereiche
jeweils 1 bis 3 Schichten darstellen;
- (39) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Bereiche
jeweils 2 bis 4 Schichten darstellen;
- (40) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Bereiche
jeweils eine Schicht darstellen;
- (41) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Menge an
Emitter 0,01 bis 5 Gew.-% beträgt;
- (42) eine organische Leuchtdiode nach (1), worin die Menge an
Emitter 0,2 bis 2 Gew.-% beträgt.
-
Ein
spezifisches Beispiel einer grün-emittierenden
Verbindung stellt der Coumarin-Farbstoff 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8-ij)chinolizin-11-on
(C545T) dar; und worin das tertiäre
aromatische Amin N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD) darstellt und das Metalloxinoid Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(AlQ3) darstellt.
-
Dioden
gemäß dieser
Erfindung besitzen in Ausführungsformen
eine verbesserte Leistung in der Form einer Kombination aus gewünschten
Merkmalen wie, zum Beispiel, (i) eine hohe Stabilität, wie beispielsweise eine
Halbwertszeit, die 5.000 Stunden übersteigt, mit einer anfänglichen
Leuchtdichte von 100 cd/m2, sogar, wenn
bei einer hohen Temperatur von 70°C
bis 100°C
betrieben; (ii) eine erhöhte
Lumineszenzeffizienz, die auf, zum Beispiel, 8,4 cd/A hinausläuft; und
(iii) eine verbesserte grüne
Farbreinheit wie, zum Beispiel, Farb-Koordinaten von 0,304, 0,617
auf dem C. I. E.-Diagramm.
-
Die
organischen Leuchtdioden der vorliegenden Erfindung umfassen
- (i) eine Anode;
- (ii) einen gemischten Bereich, welcher eine Mischung von (1)
einem tertiären
aromatischen Amin, (2) einem Metalloxinoid und (3) einem grün-emittierenden
Coumarin-Farbstoff der Formel I umfasst, worin die Substituenten,
wie beispielsweise X und R, wie hierin veranschaulicht sind;
- (iii) eine zweite Elektrode;
- (iv) ein Thermoschutzelement, welches auf eine der ersten und
zweiten Elektroden beschichtet ist, worin eine der ersten und zweiten
Elektroden eine Lochinjektionsanode darstellt und eine der ersten
und zweiten Elektroden eine Elektroneninjektionskathode darstellt
und worin die organische Leuchtdiode weiterhin mindestens eines
umfasst aus
- (v) einem Lochtransportbereich, welcher zwischen der Anode und
dem gemischten Bereich eingefügt
ist, worin der Lochtransportbereich wahlweise eine Pufferschicht
einschließt;
und
- (vi) einem Elektronentransportbereich, welcher zwischen die
Kathode und den gemischten Bereich eingefügt ist.
-
Es
wird angenommen, dass der Lochtransportbereich, der eine einzige
Schicht oder eine Anzahl oder Vielzahl an Schichten, typischerweise
2 oder 3, umfassen kann, die aufeinander von einer Dicke von 5 Nanometer
bis 5.000 Nanometer laminiert sind, und die Elektronentransportbereiche
einen ausgeglicheren Ladungsinjektionsprozess erreichen und ein
Kriechen der Träger
zu den Gegenelektroden reduzieren und deshalb eine höhere Effizienz
im Vergleich mit einer Anzahl an organischen Leuchtdioden vom Stand
der Technik wie, zum Beispiel, die Leuchtdioden der
U.S. Patente 5,853,905 ;
5,925,980 ;
6,114,055 und
6,130,001 , zeigen können.
-
Mit
weiterem Bezug auf die Figuren bezieht sich ein „Bereich" auf eine Schicht, wie hierin angezeigt ist,
kann sich jedoch ein Bereich auf eine Vielzahl an Schichten beziehen.
-
In 1 ist
eine organische Leuchtdiode 10 veranschaulicht, die eine
erste Elektrode 12 umfasst, die als eine Lochinjektionsanode
dient; auf der ersten Elektrode 12 ist ein Lochtransportbereich 13 laminiert,
der wahlweise eine Pufferschicht einschließen kann; auf den Lochtransportbereich 13 ist
ein gemischter Bereich 14 laminiert, der eine Mischung
aus (1) einem tertiären
aromatischen Amin, (2) einem Metalloxinoid und (3) einem grün-emittierenden
Coumarin-Farbstoff der Formel I, wie beispielsweise 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8ij)chinolizin-11-on
(C545T) umfasst; auf den gemischten Bereich 14 ist ein
Elektronentransportbereich 15 laminiert und auf den Elektronentransportbereich 15 ist
eine zweite Elektrode 16 laminiert, die als eine Elektroneninjektionselektrode
dient.
-
In
Abhängigkeit
von, zum Beispiel, den Ladungstransporteigenschaften der Materialien
oder Verbindungen, die für
die EL-Dioden ausgewählt
sind, kann es in einigen Ausführungsformen
wünschenswert
sein, dass die organische Leuchtdiode nur einen von dem Lochtransportbereich
und dem Elektronentransportbereich umfasst, das heißt, in Ausführungsformen
kann die Diode einen Lochtransportbereich zwischen der Anode und
dem gemischten Bereich mit keinem Elektronentransportbereich zwischen
dem gemischten Bereich und der Kathode und worin der gemischte Bereich
in Kontakt mit der Kathode steht, oder ein Elektronentransportbereich
zwischen dem gemischten Bereich und der Kathode mit keinem Lochtransportbereich
zwischen der Anode und dem gemischten Bereich und worin der gemischte
Bereich in Kontakt mit der Anode steht, umfassen. Eine beispielhafte
Ausführungsform
der vorstehend erwähnten
organischen Leuchtdiode ist in 2 gezeigt,
worin die Diode 20 eine erste Elektrode 22 umfasst,
die als eine Lochinjektionsanode dient; auf der ersten Elektrode 22 ist
ein Lochtransportbereich 23 laminiert, der wahlweise eine
Pufferschicht einschließen kann;
auf den Lochtransportbereich 23 ist ein gemischter Bereich 24 laminiert,
der eine Mischung aus (1) einem tertiären aromatischen Amin, (2)
einem Metalloxinoid und (3) einem grün-emittierenden Coumarin-Farbstoff der
Formel I, wie beispielsweise 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8ij)chinolizin-11-on
(C545T) umfasst; und auf den gemischten Bereich 24 ist
eine zweite Elektrode 26 laminiert, die als eine Elektroneninjektionselektrode
dient.
-
Unter
Bezugnahme auf 3 umfasst die organische Leuchtdiode 30 eine
erste Elektrode 32, die als eine Lochinjektionsanode dient;
auf der ersten Elektrode 32 ist ein gemischter Bereich 24 laminiert,
der eine Mischung aus (1) einem tertiären aromatischen Amin, (2)
einem Metalloxinoid und (3) einem grün-emittierenden Coumarin-Farbstoff
der Formel I, wie beispielsweise 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7,-8-ij)chinolizin-11-on
(C545T) umfasst; und auf den gemischten Bereich 34 ist
eine Elektronentransportzone 35 laminiert oder beschichtet;
und auf der Elektronentransportzone ist eine zweite Elektrode 36 laminiert,
die als eine Elektroneninjektionselektrode dient. Alternativ können die organischen
Leuchtdioden sowohl (i) einen Lochtransportbereich zwischen der
Anode und dem gemischten Bereich als auch (ii) einen Elektronentransportbereich
zwischen der Kathode und dem gemischten Bereich umfassen. Ein Thermoschutzelement
ist auf die ersten Elektroden 12, 22, 32 oder
auf die zweiten Elektroden 16, 26, 36 laminiert.
Die organischen Leuchtdioden können,
zum Beispiel, mindestens einen der Lochtransportbereiche 13, 23 zwischen
den Anoden 12, 22 und den gemischten Bereichen 12, 24 umfassen,
und die Elektronentransportbereiche 15, 35 zwischen
den gemischten Bereichen 14, 34 und den Kathoden 16, 36 umfassen
eine Vielzahl von getrennten Schichten. Die Anzahl an indivi duellen
Schichten der Lochtransportbereiche 13, 23 und
der Elektronentransportbereiche 15, 35 kann selektiv
variiert werden. Typischerweise ist die Anzahl an Schichten von
irgendeinem dieser Bereiche wie hierin veranschaulicht, wie beispielsweise
2 bis 10, und worin die Diode eine Anzahl an wünschenswerten Effekten, wie
beispielsweise eine Verbesserung in der Injektion der Träger in den
gemischten Bereich 14, 24, 34, eine Reduzierung
der Betriebsspannung und eine Verbesserung in der Diodeneffizienz
und/oder -stabilität,
zur Verfügung
stellen.
-
Gemäß Ausführungsformen
dieser Erfindung können
das Lochtransportmaterial, das die gemischten Bereiche 14, 24 umfasst,
und das Lochtransportmaterial, das die Lochtransportbereiche 13, 23 umfasst,
das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien sein. Die
Verwendung von unterschiedlichen Lochtransportmaterialien in den
gemischten Bereichen 14, 24 und den Lochtransportbereichen 13, 23 kann
zu wünschenswerten
Merkmalen, wie, zum Beispiel, Erhöhung der Stabilität der organischen
Leuchtdioden 10, 20, führen. Zudem können die
in den unterschiedlichen Schichten des mehrschichtigen Lochtransportbereichs
verwendeten Lochtransportmaterialien unterschiedlich oder ähnlich sein.
-
Genauso
können
das Elektronentransportmaterial, das die gemischten Bereiche 14, 34 umfasst,
und das Elektronentransportmaterial, das die Elektronentransportbereiche 15, 35 umfasst,
das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien sein. Die
Verwendung von unterschiedlichen Elektronentransportmaterialien in
den gemischten Bereichen 14, 34 und den Elektronentransportbereichen 15, 35 können zu
wünschenswerten
Merkmalen, wie beispielsweise Erhöhung der Effizienz der organischen
Leuchtdioden 10, 30, führen. Zudem können die
in den unterschiedlichen Schichten des mehrschichtigen Elektronentransportbereichs
verwendeten Elektronentransportmaterialien unterschiedlich oder ähnlich sein.
-
In
Ausführungsformen
schließen
die Lochtransportbereiche 13, 23 eine Schicht
ein, die eine Mischung aus einem Phthalocyanin und einem Lochtransportmaterial
wie, zum Beispiel, ein tertiäres
Amin oder ein Indolocarbazol, ein. In einigen dieser Ausführungsformen
ist der Lochtransportbereich im Wesentlichen aus einer Schicht gebildet,
die eine Mischung aus einem Porphyrin wie, zum Beispiel, Kupfer-Phthalocyanin
(CuPc) und einem Lochtransportmaterial wie, zum Beispiel, einem
Indolocarbazol wie, zum Beispiel, 5,11-Di-naphthyl-5,11-dihyroindolo[3,2-b]carbazol,
2,8-Dimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol;
oder einem tertiären
aromatischen Amin wie, zum Beispiel, Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl-)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD) umfasst. Organische Leuchtdioden, die einen Lochtransportbereich
umfassen, der eine Schicht einschließt, die diese Mischung umfasst,
zeigen eine hohe Betriebsstabilität und spezifischer eine langsamere
Erhöhung
in der Antriebsspannung der organischen Leuchtdioden 10, 20 während des
Betreibens der Diode bei einer hohen Temperatur von etwa 90°C.
-
In
Ausführungsformen
der organischen Leuchtdioden gemäß dieser
Erfindung umfasst eine der ersten Elektrode und zweiten Elektrode
einen metallorganischen gemischten Bereich, der (i) eine erste Komponente aus
Metall wie, zum Beispiel, Mg; (ii) eine zweite Komponente aus organischem
Material wie, zum Beispiel, Alq3; und (iii)
mindestens eine dritte Komponente einschließt, die ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, organischen Materialien
und anorganischen Materialien, wie, zum Beispiel, Ag. In einer besonderen
Ausführungsform
umfasst die Kathode 16 der organischen Leuchtdiode einen
metallorganischen gemischten Bereich, der (i) eine erste Komponente
aus Metall wie, zum Beispiel, Mg; (ii) eine zweite Komponente aus
organischem Material wie, zum Beispiel, Alq3;
und (iii) mindestens eine dritte Komponente einschließt, die ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, organischen Materialien
und anorganischen Materialien wie, zum Beispiel, Ag. Diese Ausführungsformen
können
zu einer Anzahl von wünschenswerten
Eigenschaften, wie beispielsweise einen erhöhten Kontrast und folglich
eine bessere Sichtbarkeit und eine höhere Umweltstabilität von Displays
unter Verwendung von organischen Leuchtdioden, führen.
-
Gemäß dieser
Erfindung können
Ausführungsformen
der organischen Leuchtdioden unter Wechselstrom-(AC-) und/oder Gleichstrom-(DC-)Antriebsbedingungen
betrieben werden. AC-Antriebsbedingungen sind
bevorzugt, um ausgedehnte Betriebslebensdauern, insbesondere in
Betriebsbedingungen der Diode bei hoher Temperatur, zur Verfügung zu
stellen. Bevorzugte Bereiche für
die Betriebsspannung schließen,
zum Beispiel, 3 bis 20 Volt und spezifischer 5 bis 15 Volt ein.
Bevorzugte Bereiche für
Antriebsströme
schließen, zum
Beispiel, 1 bis 1.000 mA/cm2 Dichte und
spezifischer 10 mA/cm2 bis 200 mA/cm2 ein. Antriebsspannungen und -ströme außerhalb
dieser Bereiche können
ebenfalls in Ausführungsformen
verwendet werden.
-
Die
Anoden 12, 22, 32 können geeignete positive Ladungsinjektionselektroden,
wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO), Silizium, Zinnoxid, Gold
und Platin umfassen. Andere geeignete Materialien für die Anode schließen elektrisch
leitfähigen
Kohlenstoff, π-konjugierte
Polymere, wie beispielsweise Polyanilin, Polythiophen, Polypyrrol,
mit, zum Beispiel, einer Arbeitsfunktion gleich zu oder größer als
4 eV und bevorzugt von 4 eV bis 6 eV ein, aber sind nicht darauf
beschränkt.
-
Die
Anoden
12,
22,
32 können irgendeine geeignete Form
aufweisen. Eine dünne,
leitfähige
Schicht kann auf ein lichtdurchlässiges
Substrat, zum Beispiel, eine transparente oder im Wesentlichen transparente Glasplatte
oder Kunststofffolie beschichtet sein. Ausführungsformen der organischen
Leuchtdioden gemäß dieser
Erfindung können
folglich eine lichtdurchlässige
Anode umfassen, die aus Zinnoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) gebildet
ist, das auf eine Glasplatte beschichtet ist. Ebenfalls können sehr
dünne,
lichttransparente, metallische Anoden mit einer Dicke von, zum Beispiel,
weniger als 200 Å und
spezifischer 75 Å bis
150 Å verwendet
werden. Diese dünnen
Anoden können
Metalle, wie beispielsweise Gold oder Palladium, umfassen. Zudem
können
transparente oder semi-transparente, dünne Schichten aus leitfähigem Kohlenstoff
oder konjugierten Polymeren, wie beispielsweise Polyanilin, Polythiophen,
Polypyrrol, mit einer Dicke von, zum Beispiel, 50 Å bis 175 Å als Anoden
verwendet werden. Zusätzliche
geeignete Formen der Anoden
12,
22,
32 und
der Kathoden
16,
26,
36 sind in
U.S. Patent 4,885,211 offenbart.
-
Die
Dicke der Anoden 12, 22, 32 kann von
1 Nanometer bis 5.000 Nanometer mit einem Bereich reichen, der von
den optischen Konstanten des Anodenmaterials abhängt. Ein bevorzugter Bereich
der Dicke der Anode beträgt
30 Nanometer bis 300 Nanometer. Dicken, außerhalb dieser Bereiche können ebenfalls
verwendet werden.
-
Die
Lochtransportmaterialien, die verwendet werden, um die Lochtransportbereiche
13,
23 auf
den Anoden
12,
22 zu bilden, können irgendein geeignet bekanntes
oder später
entwickeltes Material darstellen. Geeignete Lochtransportmaterialien
schließen
leitfähige
Materialien, wie beispielsweise Polyanilin und seine mit Säure dotierten
Formen, Polypyrrol, Poly(phenylenvinylen) und bekannte, semileitfähige, organische
Materialien; Porphyrin-Derivate, wie beispielsweise 1,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-Porphyrin-Kupfer(II),
offenbart in
U.S. Patent 4,356,429 ;
Kupfer-Phthalocyanin, Kupfer-Tetramethylphthalocyanin, Zink-Phthalocyanin;
Titanoxid-Phthalocyanin;
Magnesium-Phthalocyanin ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Mischungen
dieser und anderer geeigneter Materialien können ebenfalls verwendet werden.
Eine bevorzugte Klasse von Lochtransportmaterialien stellen die
aromatischen tertiären
Amine, wie beispielsweise jene, dar, die in den
U.S. Patenten 4,539,507 ;
4,720,432 und
5,061,569 offenbart sind. Geeignete,
beispielhafte, tertiäre
aromatische Amine schließen
Bis(4-dimethylamino-2-methylphenyl)phenylmethan,
N,N,N',N'-Tetraarylbenzidine,
N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin, das am meisten bevorzugt ist;
N,N'-Di-(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB), N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD) und Derivate davon ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
-
Eine
andere Klasse von aromatischen tertiären Aminen, die für den Lochtransportbereich 13, 23 ausgewählt sind,
stellt die polynuklearen aromatischen Amine dar. Beispiele von solchen
polynuklearen aromatischen Aminen schließen N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]anilin
ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
-
Die
Lochtransportbereiche
13,
23 können weiterhin eine wahlweise
Pufferschicht umfassen, die ein Material mit bestimmten Lochinjektions-
und -transporteigenschaften umfasst und ausgewählt ist, sodass die Diodenleistung
verbessert wird. Geeignete Materialien, die in der Pufferschicht
verwendet werden können, schließen semileitfähige organische
Materialien wie, zum Beispiel, Porphyrin-Derivate wie 1,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-Porphyrin-Kupfer(II),
offenbart in
U.S. Patent 4,356,429 ;
Kupfer-Phthalocyanin, Kupfer-Tetramethylphthalocyanin, Zink-Phthalocyanin; Titanoxid-Phthalocyanin;
Magnesium-Phthalocyanin ein; und worin Kupfer-Phthalocyanin ein bevorzugtes Beispiel
darstellt. Mischungen dieser und anderer geeigneter Ma terialien
können
ebenfalls verwendet werden. Andere geeignete Materialien, die in
der Pufferschicht verwendet werden können, schließen semileitfähige und
isolierende Metallverbindungen wie, zum Beispiel, Metalloxide wie
MgO, Al
2O
3, BeO,
BaO, AgO, SrO, SiO, SiO
2, ZrO
2,
CaO, Cs
2O, Rb
2O,
Li
2O, K
2O und Na
2O; und Metallhalogenide wie LiF, KCl, NaCl,
CsCl, CsF und KF ein.
-
In
spezifischen Ausführungsformen
schließen
die Lochtransportbereiche 13, 23 eine Schicht
ein, die eine Mischung aus einem Porphyrin und einem Lochtransportmaterial
wie, zum Beispiel, ein tertiäres
aromatisches Amin oder ein Indolocarbazol umfassen. In einigen von
diesen Ausführungsformen
ist der Lochtransportbereich im Wesentlichen aus einer Schicht gebildet,
die eine Mischung aus einem Porphyrin wie, zum Beispiel, Kupfer-Phthalocyanin
(CuPc) und einem Lochtransportmaterial wie, zum Beispiel, einem
Indolocarbazol oder einem tertiären
aromatischen Amin wie, zum Beispiel, Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB) oder N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD) umfasst.
-
Die
Lochtransportbereiche 13, 23, die die wahlweise
Pufferschicht einschließen,
können
durch Bildung von, zum Beispiel, einem der vorstehend beschriebenen
Materialien zu dünnen
Filmen durch irgendein geeignetes, bekanntes oder später entwickeltes
Verfahren hergestellt werden. Geeignete Verfahren für diesen Zweck
schließen,
zum Beispiel, Aufdampf- oder Spin-coating-Techniken ein.
-
Die
wahlweise Pufferschicht kann an irgendeiner Position innerhalb der
Lochtransportbereiche 13, 23 positioniert sein,
das heißt,
sie kann positioniert sein, sodass eine Oberfläche der wahlweisen Pufferschicht
mit einer Oberfläche
der Lochtransportbereiche 13, 23 zusammentrifft;
in dieser Situation steht die wahlweise Pufferschicht entweder mit
den Anoden 12, 22 oder den gemischten Bereichen 14, 24 in
Kontakt, oder sie kann positioniert sein, sodass die zwei Oberflächen der
Pufferschicht zwischen den beiden Oberflächen der Lochtransportbereiche 13, 23 liegen.
In Ausführungsformen
ist die Pufferschicht jedoch in Kontakt mit den Anoden 12, 22 positioniert.
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Die
Lochtransportbereiche 13, 23, die die wahlweise
Pufferschicht einschließen,
können
eine Dicke aufweisen, die von 5 Nanometer bis 500 Nanometer reicht,
wobei eine Dicke außerhalb
von diesen Bereichen in Ausführungsformen
möglich
ist. Die wahlweise Pufferschicht kann eine Dicke aufweisen, die
von 1 Nanometer bis 100 Nanometer reicht. In Ausführungsformen
beträgt
die Dicke der wahlweisen Pufferschicht mindestens 1 Nanometer weniger
als die Dicke der Lochtransportbereiche 13, 23.
Ein spezifischer Dickenbereich für
die wahlweise Pufferschicht reicht von 5 Nanometer bis 25 Nanometer;
ein anderer spezifischer Dickenbereich für die wahlweise Pufferschicht
reicht von 1 Nanometer bis 5 Nanometer.
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In
weiterem Bezug auf die Pufferschicht ist bekannt, dass die Dicke
der Lochtransportschicht 13 einen Einfluss auf die Leistung
der organischen Leuchtdiode aufweisen kann. Die Dicke der Lochtransportbereiche 13, 23,
ausschließlich
der Dicke der wahlweisen Pufferschicht in den Lochtransportbereichen 13, 23,
kann ebenfalls die Leistung der Diode beeinflussen, wo im Allgemeinen
eine Reduzierung der Dicke der Lochtransportbereiche 13, 23 ohne
Reduzierung der Dicke der Pufferschicht in ihm zu einer gewünschten
Erhöhung
in der Diodenstabilität
und in der gleichen Zeit zu einer ungewünschten Abnahme in der Diodeneffizienz
führen kann.
Ein bevorzugter Dickenbereich für
den Lochtransportbereich, ausschließlich der Dicke der wahlweisen Pufferschicht
(d. h. der verbleibenden Dicke des Lochtransportbereichs, nachdem
die Dicke der Pufferschicht abgezogen ist), beträgt 5 Nanometer bis 15 Nanometer.
Ein anderer bevorzugter Dickenbereich für den Lochtransportbereich,
ausschließlich
der Dicke der wahlweisen Pufferschicht, beträgt 15 Nanometer bis 75 Nanometer.
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Die
gemischten Bereiche 14, 24, 34, die auf
den Lochtransportbereichen 13, 23 oder der Anode 32 gebildet
sind, umfassen 20 Gew.-% bis 80 Gew.-% Lochtransportmaterial aus
einem tertiären
aromatischen Amin als eine erste Komponente; 80 Gew.-% bis 20 Gew.-%
Elektronentransportmaterial aus einem Metalloxinoid als eine zweite
Komponente; und 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-% eines grün-emittierenden
Coumarin-Farbstoffs der Formel I als eine dritte Komponente, worin
alle Gewichtsprozente auf der Basis des Gesamtgewichts von Materialien
vorliegen, die den gemischten Bereich umfassen. In bevorzugten Ausführungsformen
umfassen die gemischten Bereiche 14, 24, 34 und
umfassen deren Dioden in Ausführungsformen,
zum Beispiel, 0,1 Gew.-% bis 4 Gew.-% eines grün-emittierenden Coumarin-Farbstoffs
der Formel I als eine dritte Komponente oder worin die Menge des
grün-emittierenden
Coumarin-Farbstoffs in den gemischten Bereichen 14, 24, 34 0,2
Gew.-% bis 2 Gew.-% beträgt
und worin der grün-emittierende
Coumarin-Farbstoff,
zum Beispiel, 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7-8-ij)chinolizin-11-on
(C545T) ist.
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In
Ausführungsformen
der organischen Leuchtdioden gemäß dieser
Erfindung können
die gemischten Bereiche 14, 24, 34 mehr
als eine Schicht umfassen. Zum Beispiel können die gemischten Bereiche 14, 24, 34 selektiv
gebildet sein, um zwei, drei oder noch mehr getrennte Schichten
einzuschließen.
In solchen Ausführungsformen
können
die Mischverhältnisse
des Lochtransportmaterials, Elektronentransportmaterials oder des
grün-emittierenden
Coumarin-Farbstoffs die gleichen in jeder der Schichten sein, oder
die Mischverhältnisse
können
in den Schichten variiert werden. Zum Beispiel können die mehrfachen Schichten
jeweils einen gleichen Gewichtsprozentsatz des Lochtransportmaterials
und des Elektronentransportmaterials umfassen. In anderen Ausführungsformen
kann der gemischte Bereich unterschiedliche Mengen dieser Materialien
umfassen.
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Veranschaulichende
Beispiele von aromatischen tertiären
Aminen, die in dem gemischten Bereich
14,
24,
34 verwendet
werden können,
können
aus jenen ausgewählt
werden, die in
U.S. Patent 4,539,507 ;
4,720,432 und
5,061,569 offenbart sind. Geeignete,
beispielhafte aromatische tertiäre
Amine schließen N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin
(NPB), N,N'-Bis(p-biphenyl)-N,N'-diphenylbenzidin
(Biphenyl TPD), Bis(4-dimethylamino-2-methylphenyl)phenylmethan, N,N,N-Trip-tolyl)amin,
N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'biphenyl-4,4'-diamin, was bevorzugter
ist; N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Bis(3-methoxyphenyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin ein, sind
aber nicht darauf beschränkt.
Bevorzugte Lochtransportmaterialien schließen ebenfalls die Naphthylsubstituierten
Benzidin-Derivate und Mischungen davon ein.
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Veranschaulichende
Beispiele der Metalloxinoide, die in den gemischten Bereichen
14,
24,
34 verwendet
werden können,
schließen
die Metalloxinoid-Verbindungen, die in den
U.S. Patenten 4,539,507 ;
5,151,629 ;
5,150,006 ;
5,141,671 und
5,846,666 offenbart sind, ein, sind
aber nicht darauf beschränkt.
Veranschaulichende Beispiele schließen Tris(8-hydroxychinolat)aluminium
(Alq
3) und Bis(8-hydroxychinolato)-4-phenylphenolato)aluminium
(Balq), Bis(8-hydroxychinolinat)magnesium,
Bis(8-hydroxychinolinat)zink, Tris(5-methyl-8-hydroxychinolinat)aluminium, Metallthioxinoid-Verbindungen,
veranschaulicht in
U.S. Patent
5,846,666 , wie beispielsweise Metallthioxinoid-Verbindungen
aus Bis(8-chinolinthiolato)zink, Bis(8-chinolinthiolato)cadmium, Tris(8-chinolinthiolato)gallium,
Tris(8-chinolinthiolato)indium
und Bis[benzo{f}-(8-chinolinthiolato]zink ein.
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Die
gemischten Bereiche 14, 24, 34 können eine
Dicke aufweisen, die von 10 Nanometer bis 2.000 Nanometer reicht.
Bevorzugt besitzen die gemischten Bereiche 14, 24, 34 eine
Dicke von 50 Nanometer bis 200 Nanometer. Eine Reduzierung der Dicke
der gemischten Bereiche 14, 24, 34 kann zu einer
gewünschten Abnahme
in der Betriebsspannung der organischen Leuchtdiode führen, aber
führt in
der gleichen Zeit zu einer ungewünschten
Abnahme der Leuchtdichte und (EL-Effizienz) der organischen Leuchtdiode
dieser Erfindung.
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Die
Elektronentransportmaterialien, die verwendet werden, um die Elektronentransportbereiche
15,
35 auf
dem gemischten Bereich
14,
34 zu bilden, können irgendein
geeignetes bekanntes oder später
entwickeltes Material darstellen. Geeignete Elektronentransportmaterialien
schließen
leitfähige
Materialien, wie beispielsweise Metalloxinoide, ein, sind aber nicht
darauf beschränkt.
Veranschaulichende Beispiele von Metalloxinoiden, die in den Elektronentransportbereichen
15,
35 verwendet
werden können,
schließen
die Metallchelate von 8-Hydroxychinolin, wie sie in den
U.S. Patenten 4,539,507 ;
5,151,629 ;
5,150,006 und
5,141,671 offenbart sind, ein, sind
aber nicht darauf beschränkt.
Veranschaulichende Beispiele schließen Tris(8-hydroxychinolinat)aluminium (Alq
3), Bis(8-hydroxychinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium
(Balq), Tris(7-propyl-8-chinolinolato)aluminium, Bis[benzo{f}-8-chinolinat]zink,
Bis(10- hydroxybenzo[h]chinolinat)beryllium,
Stilben-Derivate, wie beispielsweise jene, die in
U.S. Patent 5,516,577 offenbart sind,
wie 4,4'-Bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl;
spezifische Metallthioxinoid-Verbindungen, veranschaulicht in
U.S. Patent 5,846,666 wie
Metallthioxinoid-Verbindungen
aus Bis(8-chinolinthiolato)zink, Bis(8-chinolinthiolato)cadmium,
Tris(8-chinolinthiolato)gallium,
Tris(8-chinolinthiolato)indium, die Oxadiazol-Metall-Chelate, die
in
U.S. Patent 5,925,472 offenbart sind,
wie Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]beryllium;
Bis[2-α-(2-hydroxynaphthyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]zink;
und Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(1-naphthyl)-1,3,4-thiadiazolato]beryllium;
Chinoline wie, zum Beispiel, 1,4-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)benzol, 4,4'-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)-1,1'-biphenyl (TA); und
die Triazine, wie sie in
U.S.
Patent 6,057,048 und
U.S.
Patent 6,229,012 beschrieben sind, wie, zum Beispiel, 4,4'-Bis[2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-tolyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-p-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl, 4,4'-Bis-[2-(4,6-di-m-methoxyphenyl-1,3,5-triazinyl)]- 1,1'-biphenyl,2,4,6-Tris-(4-biphenylyl)-1,3,5-triazin,
ein.
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Die
Elektronentransportbereiche 15, 35 können ein
Elektronentransportmaterial mit einer Dicke umfassen, die von 1
Nanometer bis 100 Nanometer reicht. Bevorzugt beträgt diese
Dicke 5 Nanometer bis 50 Nanometer. Eine Dicke außerhalb
dieser Bereiche kann ebenfalls verwendet werden. In Ausführungsformen der
organischen Leuchtdioden, die mehrschichtige Elektronentransportbereiche 15, 35 umfassen,
weisen die individuellen Schichten eine Dicke von mindestens 1 Nanometer
auf.
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Die
Kathoden
16,
26,
36, die auf den Elektronentransportbereichen
15,
35 oder
dem gemischten Bereich
24 gebildet sind, können geeignete
Elektroneninjektionsmaterialien, wie beispielsweise Metalle, einschließlich Komponenten
mit hoher Arbeitsfunktion, wie beispielsweise Metalle mit, zum Beispiel,
einer Arbeitsfunktion von 4 eV bis 6 eV, oder Komponenten mit niedriger
Arbeitsfunktion, wie beispielsweise Metalle mit, zum Beispiel, einer
Arbeitsfunktion von 2 eV bis 4 eV, umfassen. Die Kathoden
16,
26,
36 können eine Kombination
aus einem Metall mit niedriger Arbeitsfunktion (weniger als 4 eV)
und mindestens einem anderen Metall umfassen. Effektive Verhältnisse
des Metalls mit niedriger Arbeitsfunktion zu dem zweiten oder anderen Metall
betragen weniger als 0,1 Gew.-% bis 99,9 Gew.-%. Veranschaulichende
Beispiele von Metallen mit niedriger Arbeitsfunktion schließen Alkalimetalle,
wie beispielsweise Lithium oder Natrium; Gruppe
2A oder
Erdalkalimetalle, wie beispielsweise Beryllium, Magnesium, Calcium
oder Barium; und Gruppe III Metalle, einschließlich Seltenerdmetalle und
die Actinidgruppenmetalle, wie beispielsweise Scandium, Yttrium,
Lanthan, Cer, Europium, Terbium oder Actinium ein, sind aber nicht
darauf beschränkt.
Lithium, Magnesium und Calcium sind bevorzugte Metalle mit niedriger
Arbeitsfunktion. Die Mg-Ag-Legierungs-Kathoden, die in
U.S. Patent 4,885,211 und
U.S. Patent 4,720,432 beschrieben
sind, stellen in Ausführungsformen
bevorzugte Kathodenmaterialien zur Bildung der Kathoden
16,
26,
36 dar.
Andere spezifische Kathoden umfassen einen metallorganischen gemischten
Bereich, einschließlich
(i) einer ersten Komponente aus Metall, wie, zum Beispiel, Mg; (ii)
einer zweiten Komponente aus organischem Material, wie, zum Beispiel,
Alq
3; und (iii) mindestens einer dritten
Komponente, die ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, organischen Materialien
und anorganischen Materialien wie, zum Beispiel, Ag, und die Kathoden,
die in
U.S. Patent 5,429,884 beschrieben sind.
Die Kathoden können
aus Lithium-Legierungen
mit anderen Metallen mit hoher Arbeitsfunktion, wie beispielsweise
Aluminium und Indium, gebildet sein.
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Die
Kathoden
16,
26,
36 können ebenfalls eine Elektroneninjektionsschicht
in Kontakt mit den Elektronentransportbereichen
15,
35 oder
dem gemischten Bereich
24 aus einem isolierenden Material,
wie beispielsweise ein Oxidmaterial oder eine Alkalimetall-Verbindung,
wie es in
U.S. Patenten 5,457,565 ;
5,608,287 und
5,739,635 beschrieben ist, einschließen.
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Die
Dicke der Kathoden 16, 26, 36 kann, zum
Beispiel, von 10 Nanometer bis 1.000 Nanometer reichen. Dicken außerhalb
dieses Bereichs können
ebenfalls verwendet werden.
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Die
organischen Leuchtdioden gemäß dieser
Erfindung umfassen ein Thermoschutzelement, das auf den Kathoden 16, 26, 36 oder
auf den Anoden 12, 22, 32 gebildet ist.
Typischerweise umfasst das Thermoschutzelement eine Schicht, die
SiO, SiO2 und/oder Mischungen davon umfasst,
und mit einer Dicke, die, zum Beispiel, von 300 Nanometer bis 5.000
Nanometer reicht.
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In
den Beispielen bezieht sich ein „Bereich" auf eine einzige Schicht.
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BEISPIEL I
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Beispiel, um die höhere Betriebsstabilität bei 90°C und verbesserte
Farbreinheit der organischen Leuchtdiode 10 zu demonstrieren:
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Eine
organische Leuchtdiode, die eine Struktur aufwies, wie beispielsweise
Diode 10 von 1, wurde gebildet und bewertet.
In dieser Diode wurden ein Naphthyl-substituiertes Benzidin-Derivat
N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (NPB) und
Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) jeweils als das Lochtransportmaterial
und das Elektronentransportmaterial verwendet, die den Lochtransportbereich 13,
den gemischten Bereich 14 und den Elektronentransportbereich 15 in
der organischen Leuchtdiode 10 umfassten. Der gemischte
Bereich 14 umfasste etwa 49,5 Gew.-% NPB; etwa 49,5 Gew.-%
Alq3; und etwa 1 Gew.-% 10-2-(Benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)benzopyropyrano(6,7-8-ij)chinolizin-11-on
(C545T).
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Kupfer-Phthalocyanin
(CuPc) wurde verwendet, um eine Pufferschicht in dem Lochtransportbereich 13 zu
bilden, wobei die Pufferschicht mit der Anode 12 in Kontakt
stand. Die Dicke der Pufferschicht betrug etwa 15 Nanometer; die
Dicke des Lochtransportbereichs 13 betrug etwa 25 Nanometer;
die Dicke des gemischten Bereichs 14 betrug etwa 80 Nanometer
und die Dicke des Elektronentransportbereichs 15 betrug etwa
20 Nanometer. Der Lochtransportbereich 13, die gemischte
Schicht 14 und der Elektronentransportbereich 15 wurden
zwischen der Anode 12, die Indiumzinnoxid (ITO) mit einer
Dicke von etwa 200 Nanometer umfasste, das auf ein Glassubstrat
vorbeschichtet war; und einer Kathode 18 gebildet, die
eine Mg:Ag-(Gewicht von 10:1)Legierung mit einer Dicke von etwa
120 Nanometer umfasste. Ein Thermoschutzelement, das Siliziummonooxid
(SiO) umfasste und eine Dicke von etwa 200 Nanometer aufwies, wurde
auf die Kathode 16 beschichtet.
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Die
organische Leuchtdiode wurde unter Verwendung eines Vakuumverdampfungsprozesses
bei einem Druck von etwa 6 × 10–6 Torr
hergestellt. Der gemischte Bereich 14 wurde Coverdampfung
von reinem (etwa 100 Prozent für
reinen Durchsatz) NPB, reinem Alq3 und reinem
C545T aus getrennten Quellen hergestellt, wobei die einzelnen Verdampfungsraten
zwischen 0,1 bis 10 A/s variiert wurden, um das gewünschte Mischverhältnis von
dem gemischten Bereich 14 zu erhalten. Im Anschluss an
die Bildung des organischen Lochtransportbereichs 13, des
gemischten Bereichs 14 und des Elektronentransportbereichs 15 wurde
die Metallkathode 16 auf dem Elektronentransportbereich 15 ohne
Unterbrechung des Vakuums abgeschieden.
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Die
erzeugte Betriebslebensdauer der vorstehenden EL-Diode wurde getestet,
wobei die Diode bei einer Temperatur von 90°C in Stickstoffgas unter AC-Antriebsbedingungen
bei einer durchschnittlichen, konstanten Stromdichte von 31,25 mA/cm2 betrieben wurde. Bei dieser Stromdichte
betrug die anfängliche
Leuchtdichte der organischen Leuchtdiode etwa 2.600 cd/m2 (Candela pro Quadratmeter).
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Aus
Betriebslebensdauertests wurde festgestellt, dass die Dioden-Halbwertszeit
(die Zeit, die verlief, bevor die Diodenleuchtdichte auf die Hälfte der
anfänglichen
Leuchtdichte abnahm) von einer anfänglichen Leuchtdichte von etwa
2.600 cd/m2 etwa 500 Stunden für einen
kontinuierlichen Diodenbetrieb bei einer Temperatur von 90°C betrug.
Weil die Dioden-Halbwertszeit bei einer anfänglichen Leuchtdichte von etwa
2.600 cd/m2 gemessen wird, die etwa 26 Mal
heller als eine typische anfängliche
Displayleuchtdichte von 100 cd/m2 unter
normalen Bedingungen ist, stellt die gemessene Halbwertszeit von
500 Stunden eine beschleunigte Halbwertszeit unter hohen Belastungsbedingungen
bei 90°C
dar, die einer Halbwertszeit von etwa 13.000 Stunden (26 × 500 Stunden)
bei 90°C
unter einer typischen anfänglichen
Displayleuchtdichte von 100 cd/m2 entspricht.
Dieses Beispiel zeigt folglich, dass eine organische Leuchtdiode
gemäß Ausführungsformen
dieser Erfindung in Anwendungen verwendet werden kann, wenn eine
Dioden-Halbwertszeit von etwa 13.000 Stunden bei einer anfänglichen
Leuchtdichte von etwa 100 cd/m2 bei Hochtem peraturbetriebsbedingungen
wie, zum Beispiel, Temperaturen, die von 80°C bis 100°C oder mehr reichen, ausgewählt ist.
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Im
Gegensatz dazu ist bekannt, dass die Halbwertszeit einer bekannten,
organischen Leuchtdiode auf einige Hundert Stunden oder weniger
bei einer anfänglichen
Leuchtdichte von 100 cd/m2 bei diesen hohen, 80°C bis 100°C, Temperaturen
eingeschränkt
ist, Bezugnahme, zum Beispiel, die EL-Dioden von J. R. Sheats et
al., „Organic
Electroluminescent Devices",
Science 273, S. 884–888,
1996, und ebenfalls S. Tokito et al., „High-Temperature Operation
of an Electroluminescent Device Fabricated Using a Novel Triphenylamine
Derivative", Appl.
Phys. Lett. 69, 878 (1996). Ein solches Beispiel einer bekannten
organischen Leuchtdiode, Bezugnahme J. Shi und C. W. Tang in „Doped
organic electroluminescent devices with improved stability", Appl. Phys. Lett.
70, S. 1665–1667,
1997, wurde hergestellt und bewertet. Diese bekannte Diode umfasste
(1) einen Lochtransportbereich, der etwa 75 Nanometer dick und aus
NPB gebildet war und der eine Pufferschicht einschloss, die etwa
15 Nanometer dick war, die aus CuPc gebildet war, die mit der Anode
in Kontakt stand; (2) einen emittierenden Bereich der etwa 37,5
Nanometer dick und aus 99,6 Gew.-% Alq3 und
etwa 0,4 Gew.-% eines grünen
Emitters aus Dimethylchinacridon (DMQ) gebildet war; und (3) einen
Elektronentransportbereich, der etwa 37,5 Nanometer dick und aus
Alq3 gebildet war, wobei der Lochtransportbereich,
der emittierende Bereich und der Elektronentransportbereich zwischen
einer Anode, die Indiumzinnoxid (ITO) mit einer Dicke von etwa 200
Nanometer umfasste, das auf ein Glassubstrat vorbeschichtet war;
und einer Kathode gebildet waren, die eine Mg:Ag-(Gewicht von 10:1)Legierung
mit einer Dicke von etwa 120 Nanometer umfasste. Diese organische
Leuchtdiode wurde unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsprozesses
bei einem Druck von etwa 6 × 10–6 Torr
hergestellt. Der emittierende Elektronentransportbereich wurde durch
Coverdampfung von reinem Alq3 und reinem
DMQ aus getrennten Quellen hergestellt, wobei die einzelnen Verdampfungsraten
zwischen 0,1 und 10 A/s variiert wurden, um das gewünschte Mischverhältnis zu
erhalten. Im Anschluss an die Bildung des organischen Lochtransportbereichs
und des emittierenden Elektronentransportbereichs wurde die Metallkathode
auf dem emittierenden Elektronentransportbereich ohne Unterbrechung
des Vakuums abgeschieden.
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Die
Betriebslebensdauer wurde mit der vorstehenden gegenübergestellten
Diode getestet, die bei einer Temperatur von 90°C in Stickstoffgas unter AC-Antriebsbedingungen
bei einer durchschnittlichen, konstanten Stromdichte von 31,25 mA/cm2 betrieben wurde. Bei dieser Stromdichte
betrug die anfängliche
Leuchtdichte der organischen Leuchtdiode etwa 3.000 cd/m2.
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Aus
Betriebslebensdauertests wurde festgestellt, dass die Dioden-Halbwertszeit
(die Zeit, die verlief, bevor die Diodenleuchtdichte auf die Hälfte der
anfänglichen
Leuchtdichte abnahm) von einer anfänglichen Leuchtdichte von etwa
3.000 cd/m2 nur etwa 45 Stunden für einen
kontinuierlichen Diodenbetrieb bei einer Temperatur von 90°C betrug.
Weil die Dioden-Halbwertszeit bei einer anfänglichen Leuchtdichte von etwa 3.000
cd/m2 gemessen wurde, die etwa 30 Mal heller
als eine typische anfängliche
Displayleuchtdichte von 100 cd/m2 unter
normalen Bedingungen ist, stellt die gemessene Halbwertszeit von
45 Stunden eine beschleunigte Halbwertszeit unter hohen Belastungsbedingungen
bei 90°C
dar, die einer Halbwertszeit von nur etwa 1.350 Stunden (30 × 45 Stunden)
bei 90°C
unter einer typischen anfänglichen
Displayleuchtdichte von 100 cd/m2 entspricht,
die eine Halbwertszeit von nur etwa 10 Prozent von der der vorstehend
hergestellten Diode gemäß dieser
Erfindung darstellt.
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Der
vorstehende Vergleich zeigt, dass die organischen Leuchtdioden gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine höhere Betriebsstabilität aufweisen,
die durch eine längere
Dioden-Halbwertszeit im Vergleich zu der bekannten instabilen vorstehenden
gegenübergestellten
organischen Leuchtdiode dargestellt wird, wenn bei erhöhten Temperaturen,
wie beispielsweise Temperaturen von 70°C bis 100°C, betrieben.
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BEISPIEL II
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Beispiel, um die höhere Elektrolumineszenzeffizienz
und verbesserte Farbreinheit der organischen Leuchtdiode 10 zu
demonstrieren:
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Eine
erste organische Leuchtdiode, die eine Struktur aufwies, wie beispielsweise
die Diode 10 in 1, wurde gebildet und bewertet.
In dieser Diode wurden ein Naphthyl-substituiertes Benzidin-Derivat N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (NPB) und
Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) jeweils als das Lochtransportmaterial
und das Elektronentransportmaterial verwendet, die den Lochtransportbereich 13,
den gemischten Bereich (Schicht durchgehend) 14 und den
Elektronentransportbereich 15 in der organischen Leuchtdiode 10 umfassten.
Der gemischte Bereich 14 umfasste etwa 49,5 Gew.-% NPB;
etwa 49,5 Gew.-% Alq3 und etwa 1 Gew.-%
C545T. Kupfer-Phthalocyanin (CuPc) wurde verwendet, um eine Pufferschicht
in dem Lochtransportbereich 13 zu bilden, wobei die Pufferschicht
mit der Anode 12 in Kontakt stand. Die Dicke der Pufferschicht
betrug etwa 15 Nanometer, die Dicke des Lochtransportbereichs 13 betrug
etwa 25 Nanometer, die Dicke des gemischten Bereichs 14 betrug
etwa 80 Nanometer, und die Dicke des Elektronentransportbereichs 15 betrug
etwa 20 Nanometer. Der Lochtransportbereich 13, die gemischte
Schicht 14 und der Elektronentransportbereich 15 wurden
zwischen der Anode 12, die Indiumzinnoxid (ITO) mit einer
Dicke von etwa 200 Nanometer umfasste, das auf ein Glassubstrat
vorbeschichtet war; und einer Kathode 18 gebildet, die
eine Mg:Ag-(Gewicht von 10:1)Legierung mit einer Dicke von etwa
120 Nanometer umfasste. Ein Thermoschutzelement oder -schicht, das
bzw. die Siliziummonooxid (SiO) umfasste und eine Dicke von etwa 200
Nanometer aufwies, wurde auf die Kathode 16 beschichtet.
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Die
organische Leuchtdiode wurde unter Verwendung eines Vakuumverdampfungsprozesses
bei einem Druck von etwa 6 × 10–6 Torr
hergestellt. Der gemischte Bereich 14 wurde Coverdampfung
von reinem NPB, reinem Alq3 und reinem C545T
aus getrennten Quellen hergestellt, wobei die einzelnen Verdampfungsraten
zwischen 0,1 bis 10 A/s variiert wurden, um das gewünschte Mischverhältnis von
dem gemischten Bereich 14 zu erhalten. Im Anschluss an
die Bildung des organischen Lochtransportbereichs 13, des
gemischten Bereichs 14 und des Elektronentransportbereichs 15 wurde
die Metallkathode 16 auf dem Elektronentransportbereich 15 ohne
Unterbrechung des Vakuums abgeschieden.
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Wenn
bei einem elektrischen Strom einer Dichte betrieben, der gleich
zu etwa 31,25 mA/cm2 war, erzeugte die vorstehend
hergestellte, organische Leuchtdiode eine grüne Emission mit Farbkoordinaten
von (0,304, 0,617) auf dem C. I. E.-Diagramm und eine Leuchtdichte
von etwa 2.600 cd/m2, die einer Elektrolumineszenzeffizienz
von etwa 8,4 cd/A entspricht.
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Zum
Vergleich wurde eine zweite organische Leuchtdiode, die in allen
Bezügen
zu der ersten organischen Leuchtdiode identisch war, mit der Ausnahme,
dass Dimethylchinacridon (DMQ) anstelle von C545T als der grüne Emitter
in dem gemischten Bereich 14 verwendet wurde, gemäß dem vorstehenden
Prozess hergestellt. Wenn bei einem elektrischen Strom einer Dichte
betrieben, der gleich zu etwa 31,25 mA/cm2 war,
erzeugte diese zweite organische Leuchtdiode eine grüne Emission
mit Farbkoordinaten von etwa (0,377, 0,600), die einer weniger reinen
grünen
Farbe auf dem C. I. E.-Diagramm entspricht, und eine Leuchtdichte von
nur etwa 1.700 cd/m2, die einer Elektrolumineszenzeffizienz
von nur etwa 5,6 cd/A entspricht.
-
Aus
den vorstehenden Resultaten erzeugte die erste organische Leuchtdiode
eine grüne
Leuchtdichte mit verbesserter Farbreinheit und eine um etwa 50 Prozent
höhere
Elektrolumineszenzeffizienz im Vergleich mit der zweiten organischen
Vergleichsleuchtdiode. Dieses Beispiel veranschaulicht folglich
die verbesserte Farbreinheit und höhere Elektrolumineszenzeffizienz
für die
organische Leuchtdiode der vorliegenden Erfindung in Ausführungsformen
im Vergleich mit einer grünen
organischen Leuchtdiode vom Stand der Technik.
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BEISPIEL III
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Variierung der Konzentration des Materials
des grünen
Emitters in dem gemischten Bereich 14:
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Sieben
organische Leuchtdioden, die eine Struktur aufwiesen, wie beispielsweise
die Diode 10 in 1, wurden gebildet und bewertet.
In diesen Dioden wurden ein Naphthyl-substituiertes Benzidin-Derivat N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (NPB) und
Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) jeweils als das Lochtransportmaterial
und das Elektronen transportmaterial verwendet, die den Lochtransportbereich 13,
den gemischten Bereich 14 und den Elektronentransportbereich 15 in
der organischen Leuchtdiode 10 umfassten. In der ersten
Diode (Diode III-A) umfasste der gemischte Bereich 14 etwa
49,85 Gew.-% NPB; etwa 49,85 Gew.-% Alq3;
und etwa 0,3 Gew.-% C545T. In der zweiten Diode (Diode III-B) umfasste
der gemischte Bereich 14 etwa 49,7 Gew.-% NPB; etwa 49,7
Gew.-% Alq3 und etwa 0,6 Gew.-% C545T. In
der dritten Diode (Diode III-C) umfasste der gemischte Bereich 14 etwa
49,6 Gew.-% NPB; etwa 49,6 Gew.-% Alq3 und
etwa 0,8 Gew.-% C545T. In der vierten Diode (Diode III-D) umfasste
der gemischte Bereich 14 etwa 49,5 Gew.-% NPB; etwa 49,5
Gew.-% Alq3 und etwa 1 Gew.-% C545T. In
der fünften
Diode (Diode III-E) umfasste der gemischte Bereich 14 etwa
49,4 Gew.-% NPB; etwa 49,4 Gew.-% Alq3 und
etwa 1,2 Gew.-% C545T. In einer sechsten Diode (Diode III-F) umfasste
der gemischte Bereich 14 etwa 48,5 Gew.-% NPB; etwa 48,5 Gew.-%
Alq3 und etwa 3 Gew.-% C545T. In einer siebenten
Diode (Diode III-G) umfasste der gemischte Bereich 14 etwa
45 Gew.-% NPB; etwa 45 Gew.-% Alq3 und etwa
10 Gew.-% C545T. In allen Dioden betrug die Dicke des Lochtransportbereichs 13 etwa
20 Nanometer, betrug die Dicke des gemischten Bereichs 14 etwa 80
Nanometer und betrug die Dicke des Elektronentransportbereichs 15 etwa
20 Nanometer. Der Lochtransportbereich 13, der gemischte
Bereich 14 und der Elektronentransportbereich 15 wurden
zwischen der Anode 12, die Indiumzinnoxid (ITO) mit einer
Dicke von etwa 200 Nanometer umfasste, das auf ein Glassubstrat
vorbeschichtet war; und einer Kathode 18 gebildet, die
eine Mg:Ag-(Gewicht von 10:1)Legierung mit einer Dicke von etwa
120 Nanometer umfasste. Ein Thermoschutzelement, das Siliziummonooxid
(SiO) umfasste und eine Dicke von etwa 200 Nanometer aufwies, wurde
auf die Kathode 16 beschichtet.
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Die
organischen Leuchtdioden wurden unter Verwendung eines Vakuumverdampfungsprozesses
bei einem Druck von etwa 6 × 10–6 Torr
hergestellt. Der gemischte Bereich 14 wurde Coverdampfung
von reinem NPB, reinem Alq3 und reinem C545T
aus getrennten Quellen hergestellt, wobei die einzelnen Verdampfungsraten
zwischen 0,1 bis 10 A/s variiert wurden, um das gewünschte Mischverhältnis von
dem gemischten Bereich 14 zu erhalten. Im Anschluss an
die Bildung des organischen Lochtransportbereichs 13, des
gemischten Bereichs 14 und des Elektronentransportbereichs 15 wurde
die Metallkathode 16 auf dem Elektronentransportbereich 15 ohne
Unterbrechung des Vakuums abgeschieden.
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Wenn
bei einem elektrischen Strom einer Dichte betrieben, der gleich
zu etwa 25 mA/cm
2 war, erzeugten die vorstehend
hergestellten organischen Leuchtdioden eine grüne Emission mit Farbkoordinaten,
Leuchtdichte und Elektrolumineszenzeffizienz, wie sie in Tabelle
A gezeigt sind (cd/m2, Candela pro Quadratmeter; cd/a, Candela pro
Ampere, wobei die Farbkoordinaten usw. mit einem Minolta-Modell
CS 100 Chroma Meter gemessen wurden). TABELLE A
Diode | Konzentration
von 0545T in dem gemischten Bereich (Gew.-%) | Farbkoordinaten | Leuchtdichte
(cd/m2) | Elektrolumineszenzeffizienz
(cd/A) |
III-A | 0,3 | 0,306,
0,598 | 1590 | 6,4 |
III-B | 0,6 | 0,304,
0,617 | 2020 | 8,1 |
III-C | 0,8 | 0,305,
0,622 | 2100 | 8,4 |
III-D | 1,0 | 0,305,
0,628 | 2070 | 8,3 |
III-E | 1,2 | 0,310,
0,626 | 1600 | 6,4 |
III-F | 3,0 | 0,321,
0,631 | 1400 | 5,6 |
III-G | 10,0 | 0,354,
0,614 | 890 | 3,6 |
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Die
Leuchtdichte und Elektrolumineszenzeffizienz der Dioden änderten
sich in Abhängigkeit
von der Konzentration von C545T in dem gemischten Bereich 14.
Zum Beispiel ist folglich eine Erhöhung in der Diodenleuchtdichte
und Elektrolumineszenzeffizienz veranschaulicht, wenn, zum Beispiel,
die Konzentration des C545T, zum Beispiel, 0,6 Gew.-% bis 1,2 Gew.-%
beträgt.
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BEISPIEL IV
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Beispiel, um den Effekt der Verwendung
eines Elektronentransportbereichs 15, der eine Vielzahl
an Schichten umfasst, auf eine Erhöhung der Effizienz und Erniedrigung
der Antriebsspannung der organischen Leuchtdiode 10 zu
demonstrieren:
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Eine
erste organische Leuchtdiode, die eine Struktur aufwies, wie beispielsweise
die Diode 10 in 1, wurde gebildet und bewertet.
In dieser Diode (die hier nachstehend als Diode IV-A bezeichnet
wird) wurden ein Naphthyl-substituiertes Benzidin-Derivat N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin (NPB) und Tris(8-hydroxychinolin)aluminium
(Alq3) jeweils als das Lochtransportmaterial
und das Elektronentransportmaterial verwendet, die den Lochtransportbereich 13,
den gemischten Bereich 14 und den Elektronentransportbereich 15 in
der organischen Leuchtdiode 10 umfassten. Der gemischte
Bereich 14 umfasste etwa 49,5 Gew.-% NPB; etwa 49,5 Gew.-%
Alq3; und etwa 1 Gew.-% C545T. Kupfer-Phthalocyanin
(CuPc) wurde verwendet, um eine Pufferschicht in dem Lochtransportbereich 13 zu
bilden, wobei die Pufferschicht mit der Anode 12 in Kontakt
stand. Die Dicke der Pufferschicht betrug etwa 15 Nanometer; die
Dicke des Lochtransportbereichs 13 betrug etwa 25 Nanometer;
die Dicke des gemischten Bereichs 14 betrug etwa 80 Nanometer;
und die Dicke des Elektronentransportbereichs 15 betrug
etwa 20 Nanometer. Der Lochtransportbereich 13, die gemischte
Schicht 14 und der Elektronentransportbereich 15 wurden
zwischen der Anode 12, die Indiumzinnoxid (ITO) mit einer
Dicke von etwa 200 Nanometer umfasste, das auf ein Glassubstrat
vorbeschichtet war; und einer Kathode 18 gebildet, die
eine Mg:Ag-(Gewicht von 10:1)Legierung mit einer Dicke von etwa
120 Nanometer umfasste. Ein Thermoschutzelement, das Siliziummonooxid
(SiO) umfasste und eine Dicke von etwa 200 Nanometer aufwies, wurde
auf die Kathode 16 beschichtet. Die organische Leuchtdiode
wurde unter Verwendung eines Vakuumverdampfungsprozesses bei einem
Druck von etwa 6 × 10–6 Torr
hergestellt. Der gemischte Bereich 14 wurde Coverdampfung
von reinem NPB, reinem Alq3 und reinem C545T
aus getrennten Quellen hergestellt, wobei die einzelnen Verdampfungsraten
zwischen 0,1 bis 10 A/s variiert wurden, um das gewünschte Mischverhältnis von
dem gemischten Bereich 14 zu erhalten.
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Im
Anschluss an die Bildung des Lochtransportbereichs 13,
des gemischten Bereichs 14 und des Elektronentransportbereichs 15 wurde
die Metallkathode 16 auf dem Elektronentransportbereich 15 ohne
Unterbrechung des Vakuums abgeschieden.
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Eine
zweite organische Leuchtdiode (Diode IV-B) mit einer zu der Diode
IV-A identischen Struktur, aber in der der Elektronentransportbereich 15 eine
Vielzahl an Schichten aus (1) einer ersten Schicht (die mit dem gemischten
Bereich 14 in Kontakt stand), die aus dem gleichen Elektronentransportmaterial
in dem gemischten Bereich 14 (d. h. Alq3),
etwa 10 Nanometer dick, gebildet war, und (2) einer zweiten Schicht
(die mit der Kathode 16 in Kontakt stand) umfasste, die
aus einem unterschiedlichen Elektronentransportmaterial (eine Triazin-Verbindung
aus 4,4'-Bis-[2-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazinyl)]-1,1'-biphenyl (T1) wurde
verwendet), etwa 10 Nanometer dick, gebildet war, wurde ebenfalls
gebildet und bewertet.
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Eine
dritte organische Leuchtdiode (Diode IV-C) mit einer zu der Diode
IV-A identischen Struktur, aber in der der Elektronentransportbereich 15 eine
Vielzahl an Schichten, die aus (1) einer ersten Schicht (die mit dem
gemischten Bereich 14 in Kontakt stand), die aus einem
unterschiedlichen Elektronentransportmaterial als das, das in dem
gemischten Bereich 14 verwendet wurde, (eine Chinolin-Verbindung
der Form 1,4-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)benzol, 4,4'-Bis(4-phenylchinolin-2-yl)-1,1'-biphenyl (TA) wurde
verwendet), etwa 10 Nanometer dick, gebildet war, und (2) einer
zweiten Schicht bestand (die mit der Kathode 16 in Kontakt stand),
die aus Alq3, etwa 10 Nanometer dick, gebildet
war, wurde ebenfalls gebildet und bewertet.
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Wenn
bei einem elektrischen Strom einer Dichte betrieben, der gleich
zu etwa 25 mA/cm
2 war, erzeugten die vorstehenden
zwei organischen Leuchtdioden eine grüne Emission bei einer Antriebsspannung, Leuchtdichte
und Elektrolumineszenzeffizienz, wie sie in Tabelle B gezeigt sind. TABELLE B
Diode | Antriebsspannung
(Volt) | Leuchtdichte
(cd/m2) | Elektrolumineszenzeffizienz
(cd/A) |
IV-A | 8,2 | 2100 | 8,4 |
IV-B | 7,9 | 2300 | 9,2 |
IV-C | 8,8 | 2550 | 10,2 |
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Aus
Tabelle B zeigen Dioden IV-B und IV-C, die einen Elektronentransportbereich 15 umfassen,
der aus einer Vielzahl an Schichten gebildet ist, eine Anzahl an
wünschenswerten
Merkmalen, wie beispielsweise niedrigere Antriebsspannung, höhere Leuchtdichte
und höhere
Elektrolumineszenzeffizienz, im Vergleich zu Diode IV-A, die einen
Elektronentransportbereich 15 aus einer einzigen Schicht
umfasst. Zum Beispiel war im Vergleich mit Diode IV-A die Elektrolumineszenzeffizienz
der Dioden IV-B und IV-C jeweils um etwa 9,5 Prozent und 21 Prozent
höher und
weiterhin war im Vergleich zu Diode IV-A die Leistungsumwandlungseffizienz
der Dioden IV-B und IV-C jeweils um etwa 13,7 Prozent und 13,2 Prozent
höher.
In Ausführungsformen
der organischen Leuchtdioden gemäß dieser
Erfindung kann deshalb die Verwendung eines Elektronentransportbereichs,
der aus einer Vielzahl an Schichten gebildet ist, weiterhin die
Diodenleistungsfähigkeit
verbessern. In diesen Ausführungsformen
kann weiterhin die Verwendung von unterschiedlichen Elektronentransportmaterialien
in dem gemischten Bereich 14 und in dem Elektronentransportbereich 15 bei
seinem Kontakt mit dem gemischten Bereich (Diode IV-C) zu einer
weiteren Erhöhung
in der Elektrolumineszenzeffizienz der organischen Leuchtdiode führen. Diese
grünen
organischen Leuchtdioden können
folglich in verschiedenen Raumtemperaturbedingungen, wie beispielsweise
bei technologischen Anwendungen mit Temperaturen von 20°C bis 35°C, verwendet
werden, und die Hochtemperatur-(Temperaturen von 70°C bis 100°C)Betriebsstabilität der Dioden
ermöglicht
ihnen bei diesen hohen Temperaturen und unter harten Bedingungen
effizient verwendet zu werden. Zum Beispiel können die Dioden folglich in
verschiedenen Typen von Displays, wie beispielsweise in Autos und
anderen Typen von Fahrzeugen, Computerbildschirmen, Fernsehern und
anderen ähnlichen
elektronischen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden. Zudem
können
die Dioden in harten Bedingungen, wie beispielsweise in industriellen
Anwendungen verwendet werden, wo oft hohe Temperaturen vorhanden
sind. Die Dioden in Ausführungsformen
stellen eine stabile Leistung bei hohen Temperaturen von mindestens,
zum Beispiel, 50°C
bis 70°C
oder noch höher,
wie beispielsweise etwa 100°C,
für ausgedehnte Lebensdauern
zur Verfügung.
Die organischen Leuchtdioden gemäß Ausführungsformen
dieser Erfindung können
folglich in Anwendungen verwendet werden, in denen herkömmliche
Doppelschicht-Dioden
nicht geeignet sein würden.
Zudem können
die organischen Leuchtdioden gemäß dieser
Erfindung eine erhöhte
Elektrolumineszenzeffizienz zur Verfügung stellen, und Ausführungsformen
erhöhten
die Farbreinheit.