ES2295890T3 - Dispositivo el organico. - Google Patents

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ES2295890T3 ES04748504T ES04748504T ES2295890T3 ES 2295890 T3 ES2295890 T3 ES 2295890T3 ES 04748504 T ES04748504 T ES 04748504T ES 04748504 T ES04748504 T ES 04748504T ES 2295890 T3 ES2295890 T3 ES 2295890T3
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Hyung Yun Oh
Jae Woo Kyung
Sung Kab Kim
Jae Man Lee
Young Soo Han
Chun Gun Park
Jong Geun Yoon
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Abstract

Un dispositivo EL orgánico que tiene una multicapa orgánica entre un primer electrodo y un segundo electrodo, comprendiendo la multicapa orgánica: una capa de inyección de huecos formada sobre el primer electrodo, y formada de una mezcla de al menos un material seleccionado de materiales orgánicos y al menos un material seleccionado de materiales inorgánicos; una capa de transporte de huecos que tiene al menos una capa sobre la capa de inyección de huecos; y una capa de emisión formada sobre la capa de transporte de huecos.

Description

Dispositivo EL orgánico.
Ámbito técnico
La presente invención se refiere a un dispositivo EL (electroluminiscente) orgánico, y más en particular, a una capa de inyección de huecos de un dispositivo EL orgánico.
Antecedentes de la invención
En un dispositivo EL (electroluminiscente) orgánico, cuando se inyectan cargas eléctricas a una capa orgánica de emisión formada entre el cátodo y el ánodo, el hueco y el electrón forman un par, y el par del hueco y el electrón se aniquilan, generando así luz. El dispositivo EL orgánico ha atraído la atención como la siguiente generación de dispositivos de visualización en cuanto que tiene un voltaje de accionamiento bajo y un consumo eléctrico bajo.
En lo sucesivo se describirá el dispositivo EL orgánico de la técnica relacionada y el procedimiento para su fabricación con referencia a los dibujos que acompañan.
La fig. 1 ilustra el dispositivo EL orgánico de la técnica relacionada. Primero, como se muestra en la fig. 1, el ánodo 2 como primer electrodo se forma sobre un sustrato transparente 1. Por el momento, el ánodo 2 se forma de ITO (óxido de indio-estaño). Después, se forma una HIL (capa de inyección de huecos, por sus siglas en inglés hole injection layer) 3 sobre el ánodo 2. En este caso, la HIL 3 se forma normalmente de ftalocianina de cobre (CuPc).
Posteriormente, se forma una HTL (capa de transporte de huecos, por sus siglas en inglés hole transport layer) 4 sobre la HIL 3. La HTL 4 se forma de N,N'-difenil-N,N'-bis(3-metilfenil)-(1,1'-bifenil)-4,4'-diamina (TPD) o 4,4'-bis[N-(1-naftil)-N-fenil-amino]bifenilo (NPD).
Después, se forma una capa orgánica de emisión 5 sobre la HTL 4. Por el momento, se puede añadir un dopante según sea necesario. Después, se forman secuencialmente una ETL (capa de transporte de electrones, por sus siglas en inglés electron transport layer) 6 y una EIL (capa de inyección de electrones, por sus siglas en inglés electron injection layer) 7 sobre la capa orgánica de emisión 5. La EIL 7 se forma de LiF o Li_{2}O. Después de esto, se forma el cátodo 8 como segundo electrodo sobre la EIL 7 de modo que se completa el procedimiento de fabricación del dispositivo EL orgánico.
Sin embargo, el dispositivo EL orgánico de la técnica relacionada tiene las siguientes desventajas.
El dispositivo EL orgánico de la técnica relacionada tiene problemas de baja eficacia y vida útil corta. Cuando se acciona el dispositivo EL orgánico de la técnica relacionada con una corriente de alto voltaje, se genera tensión térmica entre el ánodo 2 y la HIL 3. Así pues, la vida útil del dispositivo se hace corta debido a la tensión térmica.
También, puesto que el material orgánico usado para la HIL 3 tiene una gran movilidad de los huecos, se pierde el equilibrio de hueco-carga electrónica de modo que disminuye la eficacia cuántica. Es decir, en el caso del dispositivo EL orgánico que requiere el accionamiento con voltaje bajo, es necesario mejorar la eficacia cuántica para aumentar la eficacia. En relación con esto, el material orgánico usado para la HIL de la técnica relacionada no es adecuado para mejorar la eficacia cuántica.
Descripción de la invención
Por consiguiente, la presente invención se dirige a un dispositivo EL orgánico que elimina sustancialmente uno o más problemas debidos a limitaciones y desventajas de la técnica relacionada.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo EL orgánico para obtener gran eficacia y vida útil larga.
Las ventajas, objetos y características adicionales de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción y en parte serán evidentes para los expertos en la materia tras examinar lo siguiente, o se pueden aprender de la práctica de la invención. Los objetivos y otras ventajas de la invención se pueden realizar y conseguir mediante la estructura señalada en particular en la descripción escrita y sus reivindicaciones, así como en los dibujos adjuntos.
Para lograr estos objetos y otras ventajas y de acuerdo con el propósito de la invención, como se representa y describe ampliamente en el presente documento, un dispositivo EL orgánico incluye una multicapa orgánica formada entre un primer y un segundo electrodo, comprendiendo la multicapa orgánica una capa de inyección de huecos formada sobre el primer electrodo, y formada de una mezcla de al menos un material seleccionado de materiales orgánicos y al menos un material seleccionado de materiales inorgánicos; una capa de transporte de huecos que tiene al menos una capa sobre la capa de inyección de huecos; y una capa de emisión formada sobre la capa de transporte de huecos.
Asimismo, el dispositivo EL orgánico incluye una capa de transporte de electrones formada sobre la capa de emisión; y una capa de inyección de electrones formada sobre la capa de transporte de electrones.
Por el momento, el material orgánico de la capa de inyección de huecos es uno cualquiera seleccionado del grupo de las aminas aromáticas. Asimismo, el material orgánico de la capa de inyección de huecos se expresa con la siguiente fórmula química 1.
Fórmula química 1
1
Asimismo, "n" de la fórmula química 1 es un número positivo de 1 a 4, y al menos uno cualquiera de Ar1, Ar2 y Ar3 se selecciona de un grupo aromático sustituido o no sustituido.
Asimismo, al menos uno de Ar1, Ar2 y Ar3 es uno de los grupos fenilo, naftilo, bifenililo, bifenilenilo, fenantrenilo, fluorenilo, terfenililo y antracenilo. Asimismo, un sustituyente de Ar1, Ar2 y Ar3 es uno de los grupos metilo, etilo, propilo, t-butilo, metoxi, etoxi, propoxi, dimetilamina, dietilamina, fenilo, flúor, cloro, bromo y difenilamina.
Asimismo, el material orgánico de la capa de inyección de huecos es uno cualquiera de las siguientes fórmulas químicas 2-7.
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Fórmula química 2
2 
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Fórmula química 3
3 
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Fórmula química 4
4 
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Fórmula química 5
5 
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Fórmula química 6
6 
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Fórmula química 7
7
Por ahora, el material inorgánico de la capa de inyección de huecos se forma de uno cualquiera de un compuesto haluro o un compuesto óxido de los elementos seleccionados de los grupos 1A, 2A, 3A y 4A de la tabla periódica.
Por el momento, el compuesto haluro es uno cualquiera de LiF, NaF, KF, RbF, CsF y FrF, y el compuesto óxido es uno cualquiera de Li_{2}O, Na_{2}O, K_{2}O, BeO, MgO, CaO, B_{2}O_{3}, Al_{2}O_{3} y SiO_{2}.
Asimismo, la capa de inyección de huecos se forma de al menos una primera capa de material orgánico y al menos una segunda capa de material inorgánico, y la primera y segunda capas se depositan de forma alternada.
Por el momento, cada una de la primera y segunda capa se forma con un espesor de aproximadamente 0,1 nm a 10 nm. Simultáneamente, la capa de inyección de huecos se forma con un espesor total de aproximadamente 0,1 nm a 300 nm.
Asimismo, la capa de inyección de huecos se forma de una mezcla de al menos un material seleccionado de materiales orgánicos y al menos un material seleccionado de materiales inorgánicos.
Por el momento, la mezcla tiene el material orgánico X y el material inorgánico Y con una relación en la composición de 1-100 a 1, o una relación en la composición de 1 a 1-100.
Asimismo, la mezcla tiene un valor X de la composición de material orgánico que forma un gradiente en la dirección del espesor o un valor Y de la composición de material inorgánico que forma un gradiente en la dirección del espesor.
Por el momento, el valor X de la composición de material orgánico es X=0 en la interfase con el primer electrodo y es X=1 en la interfase con la capa de transporte de huecos, manteniendo así 1>X>0 entre la interfase con el primer electrodo y la interfase con la capa de transporte de huecos.
Por el momento, el valor Y de la composición de material orgánico es Y=0 en la interfase con el primer electrodo y es Y=1 en la interfase con la capa de transporte de electrones, manteniendo así 1>Y>0 entre la interfase con el primer electrodo y la interfase con la capa de transporte de huecos.
Por el momento, la capa de inyección de huecos está formada de dos capas, y las capas respectivas se forman de diferentes materiales.
Hay que entender que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada de la presente invención son ilustradoras y explicativas y se pretende que proporcionen una explicación adicional de la invención como se reivindica.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos que acompañan, que se incluyen para proporcionar un mayor entendimiento de la invención y se incorporan y constituyen una parte de esta solicitud, ilustran la o las realizaciones de la invención, y junto con la descripción sirven para explicar el principio de la invención. En los dibujos:
la fig. 1 ilustra un dispositivo EL orgánico general;
las fig. 2 y 3 ilustran un dispositivo EL orgánico de acuerdo con la presente invención;
la fig. 4 ilustra una gráfica que muestra la eficacia de un dispositivo EL orgánico de acuerdo con la invención; y
la fig. 5 ilustra una gráfica que muestra la vida útil de un dispositivo EL orgánico de acuerdo con la presente invención.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
Ahora se hará referencia con detalle a las realizaciones preferidas de la presente invención, de las que se ilustran ejemplos en los dibujos que acompañan. Cuando sea posible se usarán los mismos números de referencia en todos los dibujos para referirse a partes similares.
En lo sucesivo, el dispositivo EL orgánico de acuerdo con las realizaciones preferidas de la presente invención se describirá con referencia a los dibujos que acompañan.
Las figuras 2 y 3 ilustran el dispositivo EL orgánico de acuerdo con la presente invención. Como se muestra en la figura 2 y la figura 3, el ánodo 12 como primer electrodo se forma sobre un sustrato transparente 11. Por el momento, el ánodo 12 se forma de ITO (óxido de indio-estaño).
Después, se forma una HIL (capa de inyección de huecos) 13 sobre el ánodo 12. Por el momento, la HIL 13 se forma de una mezcla de al menos un material seleccionado de materiales orgánicos y al menos un material seleccionado de materiales inorgánicos. En este caso, el material orgánico de la HIL 13 es uno cualquiera seleccionado del grupo de aminas aromáticas, que se expresa como la siguiente fórmula química 1.
8
(En el presente documento "n" es un número positivo de 1 a 4, y al menos uno cualquiera de Ar1, Ar2 y Ar3 se selecciona de grupos aromáticos sustituidos o no sustituidos).
Asimismo, al menos uno cualquiera de Ar1, Ar2 y Ar3 puede ser uno de los grupos fenilo, naftilo, bifenililo, bifenilenilo, fenantrenilo, fluorenilo, terfenililo y antracenilo. Así pues, un sustituyente de Ar1, Ar2 y Ar3 puede ser uno de los grupos metilo, etilo, propilo, t-butilo, metoxi, etoxi, propoxi, dimetilamina, dietilamina, fenilo, flúor, cloro, bromo y difenilamina.
Por ejemplo, la HIL 13 puede ser una cualquiera de las siguientes fórmulas químicas 2-7.
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Fórmula química 2
9 
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Fórmula química 3
10 
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Fórmula química 4
11 
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Fórmula química 5
12 
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Fórmula química 6
13 
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Fórmula química 7
14
Por el momento, la HIL 13 se puede formar de uno cualquiera de un compuesto haluro o un compuesto óxido de los elementos seleccionados de los grupos 1A, 2A, 3A y 4A de la tabla periódica. Por el momento, el compuesto haluro puede ser LiF, NaF, KF, RbF, CsF y FrF. Asimismo el compuesto óxido puede ser Li_{2}O, Na_{2}O, K_{2}O, BeO, MgO, CaO, B_{2}O_{3}, Al_{2}O_{3} y SiO_{2}.
Por el momento, la HIL 13 puede estar formada por al menos una primera capa de material orgánico y al menos una segunda capa de material inorgánico. En este caso, la primera y segunda capa se depositan de forma alternada. Asimismo, cada una de la primera y segunda capas se forma con un espesor de aproximadamente 0,1 nm a 10 nm. Simultáneamente, la HIL 13 se forma con un espesor total de aproximadamente 0,1 nm a 300 nm.
Asimismo, la HIL 13 se puede formar de una mezcla de al menos un material seleccionado de materiales orgánicos y al menos un material seleccionado de materiales inorgánicos. Es decir, la HIL 13 se forma en un procedimiento de mezcla de materiales orgánicos e inorgánicos por codeposición. En este caso, el material inorgánico es 1-90% de la mezcla. Por el momento, la HIL 13 se mantiene con un espesor total de aproximadamente 0,1 nm a 300 nm.
En el caso de la mezcla de materiales orgánicos e inorgánicos, el valor X de la composición de material orgánico puede tener un gradiente en la dirección del espesor, o el valor Y de la composición de material inorgánico puede tener un gradiente en la dirección del espesor. En decir, el valor X de la composición de material orgánico es X=0 en la interfase con el ánodo 12, y es X=1 en la interfase con la HTL (capa de transporte de huecos) 14, manteniendo así 1>X>0 entre la interfase con el ánodo 12 y la interfase con la HTL 14. Asimismo, el valor Y de la composición de material inorgánico es Y=0 en la interfase con el ánodo 12, y es Y=1 en la interfase con la HTL 14, manteniendo así 1>Y>0 entre la interfase con el ánodo 12 y la interfase con la HTL 14.
Por el momento, es necesario mantener el espesor total de la HIL 13 en un intervalo de aproximadamente 0,1 nm a 300 nm.
Por consiguiente, la HIL 13 se forma de la mezcla de los materiales orgánicos e inorgánicos. Por lo tanto, se puede disminuir la tensión térmica entre la HIL 13 y el ánodo 12, y mantener el correspondiente equilibrio de hueco-carga electrónica cuando la movilidad de huecos disminuye, obteniendo así una gran eficacia y una vida útil larga en el dispositivo EL orgánico.
En la realización preferida de la presente invención, el material orgánico que se usa en la HIL 13 es NPD (4,4'-bis[N-(1-naftil)-N-fenil-amino]bifenilo), y el material inorgánico que se usa en la HIL 13 es LiF. Por el momento, la relación en la composición de NPD a LiF es 5 a 1. Asimismo, la HIL 13 se forma con un espesor de aproximadamente 30 nm.
Posteriormente, se forma la HTL 14 sobre la HIL 13. La HTL 14 se forma de N,N'-difenil-N,N'-bis(3-metilfenil)-(1,1'-bifenil)-4,4'-diamina (TPD) o 4,4'-bis[N-(1-naftil)-N-fenil-amino]bifenilo (NPD). Como se muestra en la figura 2, la HTL 14 se puede formar en una estructura de doble capa que tiene una primera y segunda HTL 14a y 14b. O como se muestra en la figura 3, la HTL se puede formar en una estructura de una sola capa.
En la realización preferida de la presente invención, la primera HTL 14a se forma de NPD (4,4'-bis[N-(1-naftil)-N-fenil-amino]bifenilo) con un espesor de aproximadamente 35 nm. Sobre ella se forma la segunda HTL 14b de NPD (4,4'-bis[N-(1-naftil)-N-fenil-amino]bifenilo) con un espesor de aproximadamente 40 nm. Después de esto, se forma una capa orgánica de emisión 15 sobre la HTL 14 con un espesor de aproximadamente 25 nm. En este caso, se puede añadir un dopante según sea necesario. Para la emisión verde, se dopa con aproximadamente 1% del derivado de cumarina (C545T) el Alq3 (8-hidroxiquinolina-aluminio).
Después, se forman secuencialmente una ETL (capa de transporte de electrones) 16 y una EIL (capa de inyección de electrones) 17 sobre la capa orgánica de emisión 15. La ETL se forma de Alq3 (8-hidroxiquinolina-aluminio) con un espesor de aproximadamente 35 nm, y la EIL 17 se forma de LiF con un espesor de aproximadamente 0,5 nm. Por el momento, la ETL 16 y la EIL 17 se pueden omitir de acuerdo con el tipo de dispositivo. Después, se forma el cátodo 18 como segundo electrodo sobre la EIL 17, fabricándose así el dispositivo EL orgánico. Por el momento, el cátodo 18 se forma de aluminio A1 con un espesor de aproximadamente 200 nm.
La figura 4 ilustra una gráfica que compara la eficacia de un dispositivo EL orgánico de acuerdo con la presente invención con el de la técnica relacionada, y la figura 5 ilustra una gráfica que muestra la vida útil de un dispositivo EL orgánico de acuerdo con la presente invención y el de la técnica relacionada.
En el caso de la técnica relacionada mostrada en la figura 4 y figura 5, sólo se usa el material orgánico NPD para la HIL (capa de inyección de huecos).
Como se muestra en la figura 4, la luminosidad de la presente invención es mayor que la de la técnica relacionada. Es decir, el brillo de la presente invención es mayor que el de la técnica relacionada con la misma densidad de corriente (mA/cm^{2}).
Como se muestra en la figura 5, el periodo de tiempo de funcionamiento de la presente invención es más largo que el de la técnica relacionada con una densidad de corriente de 50 mA/cm^{2}.
Cuando se compara la eficacia del dispositivo EL orgánico en condiciones de 5000 unidades, la presente invención obtiene una eficacia cuántica de aproximadamente 21,1 cd/A y la técnica relacionada obtiene una eficacia cuántica de aproximadamente 13,7 cd/A.
Cuando se compara la vida útil del dispositivo EL orgánico en condiciones de 50 mMA/Cd^{2}, la presente invención obtiene un periodo de tiempo de funcionamiento de aproximadamente 100 horas, y la técnica relacionada obtiene un periodo de tiempo de funcionamiento de aproximadamente 40 horas.
Como se ha mencionado antes, el dispositivo EL orgánico de acuerdo con la presente invención tiene las siguientes ventajas.
Aplicabilidad industrial
En el dispositivo EL orgánico de acuerdo con la presente invención, se puede obtener una gran luminosidad y una vida útil larga disminuyendo la tensión térmica entre el ánodo y la HIL.
Asimismo, el equilibrio de huecos-carga electrónica se mantiene de forma que se puede mejorar la eficacia cuántica, mejorando así la eficacia del dispositivo EL orgánico.
Será evidente para los expertos en la materia que se pueden hacer diferentes modificaciones y variaciones en la presente invención. Por lo tanto, se pretende que la presente invención cubra las modificaciones y variaciones de esta invención con la condición de que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

Claims (17)

1. Un dispositivo EL orgánico que tiene una multicapa orgánica entre un primer electrodo y un segundo electrodo, comprendiendo la multicapa orgánica:
una capa de inyección de huecos formada sobre el primer electrodo, y formada de una mezcla de al menos un material seleccionado de materiales orgánicos y al menos un material seleccionado de materiales inorgánicos;
una capa de transporte de huecos que tiene al menos una capa sobre la capa de inyección de huecos; y
una capa de emisión formada sobre la capa de transporte de huecos.
2. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 1, que además comprende:
una capa de transporte de electrones formada sobre la capa de emisión; y
una capa de inyección de electrones formada sobre la capa de transporte de electrones.
3. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 1, en el que el material orgánico de la capa de inyección de huecos es uno cualquiera seleccionado del grupo de aminas aromáticas.
4. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 3, en el que el material orgánico de la capa de inyección de huecos se expresa como la siguiente fórmula química 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química 1
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15 
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5. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 4, en el que "n" de la fórmula química 1 es un número positivo de 1 a 4, y al menos uno cualquiera de Ar1, Ar2 y Ar3 se selecciona del grupo de aromáticos sustituidos o no sustituidos.
6. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 5, en el que al menos uno cualquiera de Ar1, Ar2 y Ar3 es uno de los grupos fenilo, naftilo, bifenililo, bifenilenilo, fenantrenilo, fluorenilo, terfenililo y antracenilo.
7. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 5, en el que un sustituyente de Ar1, Ar2 y Ar3 es uno de los grupos metilo, etilo, propilo, t-butilo, metoxi, etoxi, propoxi, dimetilamina, dietilamina, fenilo, flúor, cloro, bromo y difenilamina.
8. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 3, en el que el material orgánico de la capa de inyección de huecos es uno cualquiera de las siguientes fórmulas 2-7.
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Fórmula química 2
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16 
\newpage
Fórmula química 3
17 
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Fórmula química 4
18 
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Fórmula química 5
19 
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\vskip1.000000\baselineskip
Fórmula química 6
20 
\newpage
Fórmula química 7
21
9. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 1, en el que el material inorgánico de la capa de inyección de huecos se forma de uno cualquiera de un compuesto haluro o compuesto óxido de los elementos seleccionados de los grupos 1A, 2A, 3A y 4A de la tabla periódica.
10. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 9, en el que el compuesto haluro es uno cualquiera de LiF, NaF, KF, RbF, CsF y FrF.
11. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 9, en el que el compuesto óxido es uno cualquiera de Li_{2}O, Na_{2}O, K_{2}O, BeO, MgO, CaO, B_{2}O_{3}, Al_{2}O_{3} y SiO_{2}.
12. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 1, en el que la capa de inyección de huecos se forma de al menos una primera capa de material orgánico y al menos una segunda capa de material inorgánico, y la primera y segunda capas se depositan de forma alternada.
13. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 12, en el que cada una de la primera y segunda capas se forma con un espesor de aproximadamente 0,1 nm a 10 nm, y simultáneamente, la capa de inyección de huecos se forma con un espesor total de aproximadamente 0,1 nm a 300 nm.
14. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 1, en el que el material inorgánico es 1-90% de la mezcla.
15. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 1, en el que la mezcla tiene un valor X de la composición de material orgánico que forma un gradiente en la dirección del espesor, o un valor Y de la composición de material inorgánico que forma un gradiente en la dirección del espesor.
16. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 15, en el que el valor X de la composición de material orgánico es X=0 en la interfase con el primer electrodo y es X=1 en la interfase con la capa de transporte de huecos, manteniendo así 1>X>0 entre la interfase con el primer electrodo y la interfase con la capa de transporte de huecos.
17. El dispositivo EL orgánico según la reivindicación 15, en el que el valor Y de la composición de material inorgánico es Y=0 en la interfase con el primer electrodo y es Y=1 en la interfase con la capa de transporte de huecos, manteniendo así 1>Y>0 entre la interfase con el primer electrodo y la interfase con la capa de transporte de huecos.
ES04748504T 2003-08-14 2004-08-02 Dispositivo el organico. Active ES2295890T3 (es)

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