DE602005003425T2

DE602005003425T2 - Organische elektrolumineszierende Vorrichtung und deren Herstellungsmethode

Info

Publication number: DE602005003425T2
Application number: DE602005003425T
Authority: DE
Inventors: Tae-Shick Samsung SDI Co. Ltd. Kim; Hye-In Samsung SDI Co. Ltd. Jeong; Young-Mo Samsung SDI Co. Ltd. Koo; Ok-Keun Samsung SDI Co. Ltd. Song; Jun-Yeob Legal &IP Team Samsung SDILtd. Lee; Min-Seung Samsung SDI Co. Ltd. Chun; Mi-Kyung Samsung SDI Co. Ltd. Kim
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2004-10-11
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: JP2006114903A; EP1653529B1; DE602005003425D1; EP1653529A1; US7811680B2; JP4413843B2; US20060076885A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische elektrolumineszente Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung, insbesondere eine organische elektrolumineszente Vorrichtung, welche eine hohe Lebensdauer und einen niedrigen Energieverbrauch aufweist, und deren Herstellungsverfahren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Organische EL-Vorrichtungen sind selbstemittierend. Das heißt, dass sich, wenn eine Spannung an eine organische, zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnete Schicht angelegt wird, Elektronen und Löcher in der organischen Schicht verbinden, so dass Licht emittiert wird. Organische EL-Vorrichtungen können zur Ausbildung einer Informationsanzeigevorrichtung, die eine hohe Auflösung, eine schnelle Reaktionszeit, einen weiten Betrachtungswinkel und eine leichte und dünne Bauweise aufweist, verwendet werden. Organische EL-Vorrichtungen finden in immer mehr Bereichen Verwendung, wie im Bereich der Mobiltelefone, der High-End-Informationsanzeigevorrichtungen und Ähnlichem.
Organische EL-Vorrichtungen sind so weit entwickelt worden, dass sie heute mit Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeigen (TFT-LCDs) sowohl auf dem industriellen Markt als auch im wissenschaftlichen Bereich konkurrieren. Dennoch verhindern viele Probleme, wie ein niedriger Wirkungsgrad, eine kurze Lebensdauer und ein hoher Energieverbrauch, die Qualitätsentwicklung und Massenproduktion von organischen EL-Vorrichtungen. Für diese Probleme muss eine Lösung gefunden werden. Im Artikel „Organic light-emitting diodes with a nanostructured fullerene layer at the interface between Alq3 and TPD layers" von Kato K. u. a., Japanese Journal of Applied Phyiscs, Vol. 42, S. 2526 bis 2529, wird eine OLED, welche eine zwischen der Lochtransportschicht (TPD) und der Emissionsschicht (Alg₃) abgeschiedene Pufferschicht aus Fulleren C60 aufweist, offenbart. Es werden experimentelle Eigenschaften von Lumineszenz und Stromdichte in Abhängigkeit einer Dicke der Pufferschicht bereitgestellt.
US 6,670,054 B1 offenbart eine OLED, welche unter anderem eine zwischen der Anode und einer Lochtransportschicht oder einer Lochinjektionshilfsschicht abgeschiedene Pufferschicht aufweist. Die Pufferschicht kann Materialien mit leitenden Eigenschaften wie amorphen Graphit oder Kohlenstoff aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine organische elektrolumineszente (EL) Vorrichtung bereit, welche unabhängig vom Typ des Emissionsmaterials eine niedrige Ansteuerspannung aufweist, so dass der Energieverbrauch sinkt und sich die Lebensdauer erhöht.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der organischen EL-Vorrichtung bereit, wobei das Verfahren die Ausbildung einer Pufferschicht, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet wird, aufweist. In diesem Fall werden der Wirkungsgrad und die Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung durch die Regelung der Dicke der Pufferschicht erhöht.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine organische EL-Vorrichtung bereitgestellt, welche aufweist:
eine Emissionsschicht, welche zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnet ist; und
eine Pufferschicht, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist und zwischen der Emissionsschicht und der ersten Elektrode ausgebildet ist, wobei die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ein Fulleren ist.
Die organische EL-Vorrichtung weist weiterhin auf:

(i) Eine zwischen der ersten Elektrode und der Emissionsschicht befindliche Lochinjektionsschicht, wobei die Pufferschicht zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht ausgebildet ist; und/oder
(ii) eine zwischen der ersten Elektrode und der Emissionsschicht befindliche Lochtransportschicht, wobei die Pufferschicht zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist die Pufferschicht in einer Dicke von 0,1 nm – 100 nm zwischen der Emissionsschicht und der ersten Elektrode ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten organischen EL-Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren weist die Ausbildung einer Pufferschicht in einer Dicke von 0,1 nm bis 100 nm zwischen der Emissionsschicht und der ersten Elektrode auf.
Die organische EL-Vorrichtung kann weiterhin eine Lochtransportschicht, welche zwischen der Lochinjektionsschicht und der Emissionsschicht ausgebildet ist, und eine Pufferschicht, welche zwischen der Lochinjektionsschicht und der Lochtransportschicht ausgebildet ist, aufweisen, wobei die Pufferschicht aus der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist. Darüber hinaus kann die Lochinjektionsschicht mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert sein, wenn die Pufferschicht, die aus der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist, zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht ausgebildet ist.
Die Lochinjektionsschicht und/oder die Lochtransportschicht können/kann aus der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet sein. Ein Anteil der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff kann im Bereich von 0,005 bis 99,95 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile jeder Schicht, liegen.
Die organische EL-Vorrichtung kann weiterhin zumindest eine, zwischen der Emissionsschicht und der zweiten Elektrode befindliche Schicht aufweisen, wobei die zumindest eine Schicht aus der Gruppe bestehend aus einer Lochblockierschicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht ausgewählt ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine organische EL-Vorrichtung bereitgestellt, welche aufweist: ein Substrat, eine auf dem Substrat ausgebildete erste Elektrode, eine auf der ersten Elektrode ausgebildete Lochtransportschicht, eine auf der Lochtransportschicht ausgebildete Emissionsschicht, und eine auf der Emissionsschicht ausgebildete zweite Elektrode, wobei eine Pufferschicht, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist, zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht angeordnet ist.
Die organische EL-Vorrichtung kann weiterhin zumindest eine, zwischen der Emissionsschicht und der zweiten Elektrode befindliche Schicht aufweisen, wobei die zumindest eine Schicht aus der Gruppe bestehend aus einer Lochblockierschicht, einer Elektroneninjektionsschicht und einer Elektronentransportschicht ausgewählt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine organische EL-Vorrichtung bereitgestellt, welche aufweist: ein Substrat, eine auf dem Substrat ausgebildete erste Elektrode, eine auf der ersten Elektrode ausgebildete Lochinjektionsschicht, eine auf der Lochinjektionsschicht ausgebildete Lochtransportschicht, eine auf der Lochtransportschicht ausgebildete Emissionsschicht, und eine auf der Emissionsschicht ausgebildete zweite Elektrode, und eine Pufferschicht, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist, wobei die Pufferschicht zwischen der Lochinjektionsschicht und der Lochtransportschicht angeordnet ist.
Die organische EL-Vorrichtung kann weiterhin eine Elektroneninjektionsschicht und/oder eine Lochblockierschicht, welche zwischen der Elektronentransportschicht und der zweiten Elektrode ausgebildet sind/ist, aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die oben genannten und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, indem Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Figuren ausführlich beschrieben werden, wobei:
Die 1 bis 5 Schnittdarstellungen organischer EL-Vorrichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen; und
6 eine in der vorliegenden Erfindung verwendete Struktur des Fullerens C60 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine organische elektrolumineszente (EL) Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Emissionsschicht, welche zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnet ist, und eine Pufferschicht, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist und zwischen der ersten Elektrode und der Emissionsschicht angeordnet ist, auf.
Die organische EL-Vorrichtung kann weiterhin eine zwischen der ersten Elektrode (Anode) und der Emissionsschicht befindliche Lochinjektionsschicht aufweisen, wobei in dieser Struktur die Pufferschicht zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht, zwischen der Lochinjektionsschicht und der Emissionsschicht oder sowohl zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht als auch zwischen der Lochinjektionsschicht und der Emissionsschicht ausgebildet sein kann.
Darüber hinaus kann die organische EL-Vorrichtung weiterhin eine Lochtransportschicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der Emissionsschicht angeordnet ist, aufweisen, wobei in dieser Struktur die Pufferschicht zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht, zwischen der Lochtransportschicht und der Emissionsschicht oder sowohl zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht als auch zwischen der Lochtransportschicht und der Emissionsschicht ausgebildet sein kann.
Darüber hinaus kann die organische EL-Vorrichtung weiterhin die Lochinjektionsschicht und die Lochtransportschicht, welche nacheinander zwischen der ersten Elektrode und der Emissionsschicht ausgebildet sind, aufweisen, wobei in dieser Struktur die Pufferschicht zwischen zumindest einer der Kombinationen aus der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht, der Lochinjektionsschicht und der Lochtransportschicht, und der Lochtransportschicht und der Emissionsschicht ausgebildet sein kann.
Wie oben beschrieben, ändert sich dadurch, dass zwischen der ersten Elektrode und der Emissionsschicht eine Pufferschicht enthalten ist, die aus der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist, die Morphologie der EL-Vorrichtung, welche in einer Dünnschicht ausgebildet ist, nicht, ebenso wenig, wie sich die Farbkoordinate der organischen EL-Vorrichtung ändert, wobei sich jedoch gleichzeitig die Grenzflächenenergiebandlücke zwischen der als erste Elektrode verwendeten ITO-Elektrode und der Lochinjektionsschicht derart ändert, dass die Löcher leichter von der ITO-Elektrode in die Lochinjektionsschicht injiziert werden können, wodurch die Ansteuerspannung abnimmt. Darüber hinaus trägt die Pufferschicht, welche stabil zwischen der als erste Elektrode verwendeten ITO-Elektrode und der Lochinjektionsschicht ausgebildet ist, zu einer hohen Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung bei.
Die Dicke der Pufferschicht kann im Bereich von 0,1 bis 100 nm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 nm, und besonders bevorzugt im Bereich von 5–8 nm liegen. Ist die Dicke der Pufferschicht kleiner als 0,1 nm, so verbessern sich die Eigenschaften der organischen elektrolumineszenten Vorrichtung nicht. Ist die Dicke der Pufferschicht größer als 100 nm, so verbessern sich die Eigenschaften der organischen elektrolumineszenten Vorrichtung, wie Lebensdauer, Kontrast oder Ähnliches, jedoch wird der Betrag des Spannungs-abfalls der Ansteuerspannung gesättigt oder der Betrag der Spannungsverstärkung reduziert.
Wie oben beschrieben, weist die organische EL-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Pufferschicht, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff, wie Fulleren, ausgebildet ist, auf, wobei die Pufferschicht wischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht, zwischen der Lochinjektionsschicht und der Lochtransportschicht und/oder zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht angeordnet ist, auf. Alternativ kann die Pufferschicht, welche aus der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist, zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht, zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht und/oder zwischen der Lochinjektionsschicht und der Lochtransportschicht ausgebildet sein. In diesem Fall sind/ist die Lochinjektionsschicht und/oder die Lochtransportschicht mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert. Alternativ ist eine Elektronentransportschicht mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert. Alternativ ist eine Pufferschicht, welche mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert ist, zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht und/oder zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht ausgebildet, wobei eine Elektronentransportschicht mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert ist.
Die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff unterliegt keiner Beschränkung, sie kann jedoch ein Metall enthaltender Komplex auf der Basis von Kohlenstoff, das heißt, ein Kohlenstoff-Allotrop, das 60 bis 500 Kohlenstoffatome und ein Metall enthält, sein. Die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff kann zumindest eine Verbindung, welche aus der Gruppe bestehend aus Fulleren, einer ein Metall enthaltenden Komplexverbindung von Fulleren, einer Kohlenstoff-Nanoröhre, einer Kohlenstofffaser, Ruß, Graphit, Carben, MgC60, CaC60 und SrC60 ausgewählt ist, sein. Vorzugsweise ist die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff Fulleren, welches die in 6 dargestellte Struktur aufweist.
Fulleren (auch Buckyballs genannt) wird ausgebildet, indem Graphit in einem Vakuum mit einem starken Laser derart bestrahlt wird, dass Kohlenstoffe von der Oberfläche des Graphits abgespalten werden, wobei sich die abgespaltenen Kohlenstoffatome derart miteinander verbinden, dass eine neue Struktur ausgebildet wird. Beispiele für Fulleren sind C60, welches aus 60 Kohlenstoffatomen gebildet wird, C70, C76, C84 und Ähnliches.
Die zwischen der als Anode verwendeten ITO-Elektrode und der Lochinjektionsschicht ausgebildete Pufferschicht weist die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff auf, wobei die Lochinjektionsschicht und/oder die Lochtransportschicht oder die Elektronentransportschicht mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert sein können. Die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff kann bis zu einem im Bereich von 0,005 bis 99,95 Gewichtsteilen liegenden Anteil, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Lochinjektionsschicht, der Lochtransportschicht oder der Elektronentransportschicht dotiert sein. Liegt der Anteil der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff außerhalb dieses Bereichs, so ist die Verbesserung der Eigenschaften der organischen EL-Vorrichtung vernachlässigbar.
Die 1 bis 5 zeigen Schnittdarstellungen organischer EL-Vorrichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 1 ist eine erste Elektrode 10 auf einem Substrat 20 abgeschieden, wobei eine Lochinjektionsschicht 11 auf der ersten Elektrode 10 abgeschieden ist, und wobei eine Emissionsschicht 12 und eine zweite Elektrode 13 nacheinander auf der Lochinjektionsschicht 11 abgeschieden sind. Eine Pufferschicht 14, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist, ist zwischen der ersten Elektrode 10 und der Lochinjektionsschicht 11 angeordnet. Die Lochinjektionsschicht 11 kann mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert sein.
Gemäß 2 weist die organische EL-Vorrichtung, welche nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung ist, eine auf einem Substrat 20 abgeschiedene erste Elektrode 10, eine Lochinjektionsschicht 11 und eine Lochtransportschicht 16, welche nacheinander auf der ersten Elektrode 10 abgeschieden sind, eine Emissionsschicht 12 und eine zweite Elektrode 13, welche nacheinander auf der Lochtransportschicht 16 abgeschieden sind, und eine Pufferschicht 14, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist und zwischen der Lochinjektionsschicht 11 und der Lochtransportschicht 16 angeordnet ist, auf.
Die in 3 dargestellte organische EL-Vorrichtung weist, abgesehen davon, dass die Lochtransportschicht 16 zwischen der Lochinjektionsschicht 11 und der Emissionsschicht 12 angeordnet ist, die gleiche Struktur wie die in 1 dargestellte organische EL-Vorrichtung auf.
Die in 4 dargestellte organische EL-Vorrichtung weist eine auf einem Substrat 20 abgeschiedene erste Elektrode 10, sowie eine Pufferschicht 14 und eine Lochtransportschicht 16, welche nacheinander auf der ersten Elektrode 10 abgeschieden sind, auf, wobei die Pufferschicht 14 aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet ist, und wobei die organische EL-Vorrichtung weiterhin eine Emissionsschicht 12 und eine zweite Elektrode 13, welche nacheinander auf der Lochtransportschicht 16 abgeschieden sind, aufweist.
Die in 5 dargestellte organische EL-Vorrichtung, welche nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung ist, weist, abgesehen davon, dass eine Elektronentransportschicht 17 und eine Elektroneninjektionsschicht 18 nacheinander zwischen der Emissionsschicht 12 und der zweiten Elektrode 13 ausgebildet sind, die gleiche Struktur wie die in 3 dargestellte organische EL-Vorrichtung auf. Die Lochinjektionsschicht 11 und/oder die Lochtransportschicht 16 oder die Elektronentransportschicht 17 können mit einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert sein.
Die organischen EL-Vorrichtungen nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können weiterhin eine Lochblockierschicht oder eine Zwischenschicht, welche die Grenzflächeneigenschaften zwischen Schichten verbessert, aufweisen, wobei die Lochblockierschicht und die Zwischenschicht nicht in den Figuren gezeigt sind.
Ein Verfahren zur Herstellung einer organischen EL-Vorrichtung gemäß einer in 5 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun beschrieben werden.
Eine strukturierte erste Elektrode 10 wird auf einem Substrat 20 abgeschieden. Das Substrat entspricht einem in einer konventionellen organischen EL-Vorrichtung verwendeten Substrat, einem Glassubstrat oder einem Substrat aus transparentem Kunststoff, welches transparent und wasserundurchlässig ist, eine glatte Oberfläche aufweist und leicht behandelbar ist. Das Substrat kann eine Dicke von 0,3 bis 1,1 mm aufweisen.
Die erste Elektrode 10 kann aus einem leitfähigen Metall oder aus einem Oxid desselben ausgebildet werden, so dass Löcher leicht auf die erste Elektrode 10 injiziert werden können. Das leitfähige Metall oder Oxid desselben kann Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO), Ni, Pt, Au, Ir oder Ähnliches sein.
Das sich daraus ergebende Substrat wird mit einem organischen Lösungsmittel, wie Isopropanol (IPA) und Aceton, gereinigt und dann einer UV/Ozonbehandlung unterworfen.
Eine Pufferschicht 14 wird mittels eines im Stand der Technik üblichen Verfahrens, wie zum Beispiel mittels eines Abscheideverfahrens, auf der ersten Elektrode 10 des gereinigten Substrats ausgebildet. Die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff, welche zur Ausbildung der Pufferschicht 12 verwendet wird, kann zumindest eine Verbindung, welche aus der Gruppe bestehend aus Fulleren, einer ein Metall enthaltenden Komplexverbindung auf der Basis von Fulleren, einer Kohlenstoff-Nanoröhre, einer Kohlenstofffaser, Ruß, Graphit, Carben, MgC60, CaC60 und SrC60, ausgewählt ist, aufweisen. Zum Beispiel kann die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff, die zur Ausbildung der Pufferschicht 12 verwendet wird, Fulleren sein.
Darüber hinaus kann die Pufferschicht 12 unter Vakuumbedingungen bei einer Abscheiderate von 0,01 bis 0,2 nm/s in einer Dicke von 1 nm bis 10 nm ausgebildet werden. Insbesondere kann die Abscheiderate im Bereich von 0,01 bis 0,05 nm/s liegen, wenn die Pufferschicht 12 in einer Dicke von 1 bis 5 nm ausgebildet wird. Wird die Pufferschicht 12 in einer Dicke von 5 bis 10 nm ausgebildet, so kann die Abscheiderate im Bereich von 0,05 bis 0,2 nm/s liegen. Die Ausbildung der Pufferschicht bei einer derartigen Abscheiderate wirkt sich auf den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung aus, was mit einer geringfügigen Änderung der Morphologie zusammenhängen soll. Dies wird sich weiter unten in Beispielen und Vergleichsbeispielen bestätigen.
Dann wird ein Lochinjektionsmaterial mittels thermischer Vakuum-abscheidung oder Spin-Coating auf der Pufferschicht 14 aufgebracht, so dass eine Lochinjektionsschicht 11 ausgebildet wird. Die Lochinjektionsschicht 11 reduziert den Kontaktwiderstand zwischen der ersten Elektrode 10 und einer Emissionsschicht und steigert die Fähigkeit, Löcher von der ersten Elektrode 10 zur Emissionsschicht zu transportieren. Dadurch nimmt die Ansteuerspannung der organischen EL-Vorrichtung ab, während sich die Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung erhöht.
Die Lochinjektionsschicht 11 kann eine Dicke von 30 bis 150 nm aufweisen. Ist die Dicke der Lochinjektionsschicht 11 kleiner als 30 nm, so verringern sich die Lebensdauer und die Verlässlichkeit der organischen EL-Vorrichtung, und in einer organischen EL-Vorrichtung des Passiv-Matrix-Typs kann ein unerwünschter Kurzschluss auftreten. Ist die Dicke der Lochinjektionsschicht 11 größer als 150 nm, kommt es zu einer unerwünschten Zunahme der Ansteuerspannung der Vorrichtung.
Die Lochinjektionsschicht 11 kann aus Kupferphthalocyanin (CuPc), einem Starburst-Amin wie TCTA, m-MTDATA, IDE406 (von Idemitz. Co) oder Ähnlichem ausgebildet werden. Die Lochinjektionsschicht 1 kann jedoch auch aus anderen Materialien ausgebildet werden.
[Formel 3]
Ein Lochtransportmaterial wird mittels thermischer Vakuumabscheidung oder Spin-Coating auf der gemäß dem oben beschriebenen Verfahren ausgebildeten Lochinjektionsschicht 11 aufgebracht, so dass eine Lochtransportschicht 16 ausgebildet wird. Das Lochtransportmaterial kann N,N'-Bis(3methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamin(TPD), N,N'-Di(naphthalin-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidin (α-NPD), IDE320 (von Idmitz Co) oder Ähnliches sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Dicke der Lochtransportschicht 11 kann im Bereich von 10 bis 40 nm liegen. Ist die Dicke der Lochtransportschicht 11 kleiner als 10 nm, so nimmt aufgrund der geringen Dicke die Fähigkeit, Löcher zu transportieren, unerwünscht ab. Ist die Dicke der Lochtransportschicht 11 größer als 40 nm, kommt es zu einer unerwünschten Zunahme der Ansteuerspannung der Vorrichtung. [Formel 4]
Anschließend wird mittels thermischer Vakuumabscheidung oder Spin-Coating eine Emissionsschicht 12 auf der Lochtransportschicht 16 ausgebildet.
Die Emissionsschicht 12 kann aus einer Komplexverbindung von Al, wie Alq3(tris(8-quinolinolato)-alumium), Balq, SAlq und Almq3, aus einer Komplexverbindung von Ga, wie Gaq'₂OPiv, Gaq'₂OAc und 2(Gaq'₂), aus einem Fluoren, aus Polyparaphenylen-Vinylen oder einem Derivat desselben, aus einem Biphenyl-Derivat, aus einem Spiro-Holymer auf der Basis von Polyfluoren oder aus Ähnlichem ausgebildet werden.
Die Emissionsschicht 12 kann eine Dicke von 15 bis 60 nm, vorzugsweise von 30 bis 50 nm, aufweisen. Wird die Emissionsschicht 12 dicker, so nimmt die Ansteuerspannung der Vorrichtung zu. Weist die Emissionsschicht 12 eine Dicke von mehr als 60 nm auf, kann sie daher nicht für die organische EL-Vorrichtung verwendet werden.
Optional kann weiterhin eine (in 5 nicht gezeigte) Lochblockierschicht auf der Emissionsschicht 12 ausgebildet werden. Die Lochblockierschicht wird ausgebildet, indem ein Lochblockiermaterial mittels Vakuumabscheidung auf der Emissionsschicht 12 aufgebracht wird, oder indem das Lochblockier-material mittels Spin-Coating auf der Emissionsschicht 12 aufgebracht wird. Das Lochblockiermaterial kann die Fähigkeit, Elektronen zu transportieren, und ein Ionisierungspotential, welches höher als das Ionisierungspotential des Emissionsmaterials ist, aufweisen. Das Lochblockiermaterial kann bis(2-Bethyl-8-quinolato)-(p-phenylphenolato)-alumium (Balq), Bathocuproin (BCP), Tris(N-arylbenzimidazol) (TPBI), oder Ähnliches sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Dicke der Lochblockierschicht kann im Bereich von 3 nm bis 7 nm liegen. Ist die Dicke der Lochblockierschicht kleiner als 3 nm, so ist die Fähigkeit, Löcher zu blockieren, unerwünscht schwach. Ist die Dicke der Lochblockierschicht größer als 7 nm, kommt es zu einer unerwünschten Zunahme der Ansteuerspannung der Vorrichtung.
Eine Elektronentransportschicht 17 wird ausgebildet, indem ein Elektronentransportmaterial mittels Vakuumabscheidung auf der Lochblockierschicht aufgebracht wird, oder indem das Elektronentransportmaterial mittels Spin-Coating auf der Lochblockierschicht aufgebracht wird. Die Elektronentransportschicht kann Alq3 sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Pufferschicht 14, welche aus der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet wird, zwischen der Anode 10 und der Lochinjektionsschicht 11 angeordnet werden. Darüber hinaus können/kann die Lochinjektionsschicht 11 und/oder die Lochtransportschicht 16 oder die Elektronentransportschicht 17 mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert werden.
Das heißt, die Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff wird zwischen der Anode 10 und der Lochinjektionsschicht 11 abgeschieden, so dass die Pufferschicht 14 ausgebildet wird, wobei die Lochinjektionsschicht 11 und/oder die Lochtransportschicht 16 oder die Elektronentransportschicht 17 mittels simultaner thermischer Vakuumabscheidung des Lochinjektionsmaterials, des Lochtransportmaterials oder des Elektronentransportmaterials mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff ausgebildet werden. Der Anteil der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff liegt im Bereich von 0,005 bis 99,95 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Lochinjektionsschicht, der Lochtransport-schicht oder der Elektronentransportschicht.
Die Dicke der Elektronentransportschicht 17 kann im Bereich von 15 nm bis 60 nm liegen. Ist die Dicke der Elektronentransportschicht 17 kleiner als 15 nm, so nimmt die Fähigkeit, Elektronen zu transportieren, unerwünscht ab. Ist die Dicke der Elektronentransportschicht 17 größer als 60 nm, kommt es zu einer unerwünschten Zunahme der Ansteuerspannung.
Darüber hinaus kann optional eine Elektroneninjektionsschicht 18 auf der Elektronentransportschicht 17 ausgebildet werden. Die Elektroneninjektions-schicht 18 kann aus LiF, NaCl, CsF, Li₂O, BaO, Liq oder Ähnlichem ausgebildet werden. Die Dicke der Elektroneninjektionsschicht 18 kann im Bereich von 0,5 nm bis 2 nm liegen. Ist die Dicke der Elektroneninjektionsschicht 18 kleiner als 0,5 nm, so nimmt die Fähigkeit, Elektronen zu injizieren, unerwünscht ab. Ist die Dicke der Elektroneninjektionsschicht größer als 2 nm, kommt es zu einer unerwünschten Zunahme der Ansteuerspannung.
Anschließend wird ein Kathodenmetall mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Elektroneninjektionsschicht 18 aufgebracht, so dass eine Kathode, welche eine zweite Elektrode 13 ist, ausgebildet wird. Damit ist die organische EL-Vorrichtung vollständig ausgebildet.
Das Kathodenmaterial kann Li, Mg, Al, Al-Li, Ca, Mg-In, Mg-Ag oder Ähnliches sein.
Die organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Anode, eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emissionsschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht, eine Kathode und, falls notwendig, eine oder zwei Zwischenschichten auf. Darüber hinaus kann die organische EL-Vorrichtung weiterhin eine Elektronenblockierschicht aufweisen.
Die vorliegende Erfindung soll nun ausführlicher anhand der folgenden Beispiele beschrieben werden, wobei die folgenden Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen.
Beispiel 1
Ein Glassubstrat mit einem Oberflächenwiderstand von 15 Ω/cm² (120 nm) von Corning Co wurde auf eine Größe von 50 mm × 50 mm × 0,7 mm zugeschnitten, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in Isopropylalkohol gereinigt, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in reinem Wasser gereinigt und 30 Minuten lang mit UV und Ozon gereinigt. Das Ergebnis diente als Anode. Während des Verfahrens zur Herstellung einer organischen EL-Vorrichtung wurde das gereinigte ITO-Glassubstrat 9 Minuten lang einer Plasmabehandlung bei einem Druck von 0,1 mTorr unterworfen.
Buckminster-Fulleren (C60) wurde bei einem Druck von 10^–6 torr bei einer Abscheiderate von 0,01 nm/s thermisch auf dem Substrat abgeschieden, so dass eine Pufferschicht mit einer Dicke von 3 nm ausgebildet wurde. Dann wurde IDE406 (von Idemitz Co.) mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Pufferschicht aufgebracht, so dass eine Lochinjektionsschicht mit einer Dicke von 70 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde NPD mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Lochinjektionsschicht aufgebracht, so dass eine Lochtransportschicht mit einer Dicke von 15 nm ausgebildet wurde.
Dann wurde mit C545T dotiertes Alq3 mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Lochtransportschicht aufgebracht, so dass eine grüne Emissionsschicht mit einer Dicke von etwa 35 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde Alq3, das ein Elektronen transportierendes Material ist, auf der Emissionsschicht abgeschieden, so dass eine Elektronentransportschicht mit einer Dicke von 25 nm ausgebildet wurde.
LiF wurde mittels Vakuumabscheidung auf der Elektronentransportschicht aufgebracht, so dass eine 1 nm dicke Elektroneninjektionsschicht ausgebildet wurde, und Al wurde auf der Elektroneninjektionsschicht abgeschieden, so dass eine 80 nm dicke Kathode ausgebildet wurde, wodurch eine LiF/Al-Elektrode ausgebildet wurde. Damit war eine organische EL-Vorrichtung hergestellt.
Beispiel 2
Ein Glassubstrat mit einem Oberflächenwiderstand von 15 Ω/cm² (120 nm) von Corning Co wurde auf eine Größe von 50 mm × 50 mm × 0,7 mm zugeschnitten, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in Isopropylalkohol gereinigt, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in reinem Wasser gereinigt und 30 Minuten lang mit UV und Ozon gereinigt. Das Ergebnis diente als Anode. Während des Verfahrens zur Herstellung einer organischen EL-Vorrichtung wurde das gereinigte ITO-Glassubstrat 9 Minuten lang einer Plasmabehandlung bei einem Druck von 0,1 mTorr unterworfen.
Buckminster-Fulleren (C60) wurde bei einem Druck von 10^–6 torr bei einer Abscheiderate von 0,05 nm/s thermisch auf dem Substrat abgeschieden, so dass eine Pufferschicht mit einer Dicke von 3 nm ausgebildet wurde. Dann wurde NPD mittels thermischer Vakuumabscheidung in einer Dicke von 15 nm auf der Pufferschicht abgeschieden, so dass eine Lochtransportschicht ausgebildet wurde.
Dann wurde mit C545T dotiertes Alq3 mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Lochtransportschicht aufgebracht, so dass eine grüne Emissionsschicht mit einer Dicke von etwa 35 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde Alq3, das ein Elektronen transportierendes Material ist, auf der Emissionsschicht ausgebildet, so dass eine Elektronentransportschicht mit einer Dicke von 25 nm ausgebildet wurde.
LiF wurde mittels Vakuumabscheidung auf der Elektronentransportschicht aufgebracht, so dass eine 1 nm dicke Elektroneninjektionsschicht ausgebildet wurde, und Al wurde auf der Elektroneninjektionsschicht abgeschieden, so dass eine 80 nm dicke Kathode ausgebildet wurde, wodurch eine LiF/Al-Elektrode ausgebildet wurde. Damit war eine organische EL-Vorrichtung hergestellt.
Beispiel 3
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,1 nm/s in einer Dicke von 3 nm abgeschieden wurde.
Beispiel 4
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,2 nm/s in einer Dicke von 3 nm abgeschieden wurde.
Beispiel 5
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,01 nm/s in einer Dicke von 7 nm abgeschieden wurde.
Beispiel 6
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,05 nm/s in einer Dicke von 7 nm abgeschieden wurde.
Beispiel 7
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,1 nm/s in einer Dicke von 7 nm abgeschieden wurde.
Beispiel 8
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,2 nm/s in einer Dicke von 7 nm abgeschieden wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,05 nm/s in einer Dicke von 15 nm abgeschieden wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,05 nm/s in einer Dicke von 15 nm abgeschieden wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,05 nm/s in einer Dicke von 30 nm abgeschieden wurde.
Vergleichsbeispiel 4
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,3 nm/s in einer Dicke von 30 nm abgeschieden wurde.
Experimentelles Beispiel 1
Beim folgenden Verfahren wurden Ansteuerspannungen, Wirkungsgrade (Stromdichten) und Halbwertszeiten von nach den Beispielen 1 bis 8 und nach den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellten organischen EL-Vorrichtungen gemessen, wobei die Ergebnisse in Tabelle 1 gezeigt sind.

Helligkeit: gemessen mit einem BM5A (Topcon Co.).
Ansteuerspannungen: gemessen mit einer 238 HIGH CURRENT SOURCE MEASURE UNIT (Hochstromquellenmesseinheit) von Keithly Co.
Stromdichte: 9 oder mehr Punkte entsprechender Vorrichtungen wurden gemessen, während der Gleichstrom (DC) um 10 mA/cm² im Bereich von 10 bis 100 mA/cm² erhöht wurde.
Halbwertszeit: Es wurden Zeiten, welche für eine Reduktion der anfänglichen Leuchtdichte entsprechender organischen EL-Vorrichtungen um 50% bei einem Gleichstrom (DC) von 50 mA/cm² benötigt wurden, gemessen. Zur Messung der Reproduzierbarkeit wurden mindestens drei gleiche Vorrichtungen verwendet.

	Abscheiderate (nm/s)	Dicke der Pufferschicht (nm)	Ansteuerspannung (V)	Wirkungsgrad (cd/V)	Halbwertszeit (h)
Beispiel 1	0,01	3	6,3	14	1500
Beispiel 2	0,05	3	6,2	13	1500
Beispiel 3	0,1	3	6,1	13	1000
Beispiel 4	0,2	3	6,0	12	1000
Beispiel 5	0,01	7	9,2	17	1100
Beispiel 6	0,05	7	8,4	16	1000
Beispiel 7	0,1	7	6,1	14	1500
Beispiel 8	0,2	7	6,0	14	1500
Vergleichsbeispiel 1	0,05	15	9,4	14	900
Vergleichsbeispiel 2	0,05	25	10,2	16	900
Vergleichsbeispiel 3	0,05	30	11,0	15	900
Vergleichsbeispiel 4	0,3	30	10,9	15	900

Gemäß Tabelle 1 wiesen die organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 1 bis 8 niedrigere Ansteuerspannungen, eine höhere Lichtausbeute und eine höhere Lebensdauer als die organischen EL-Vorrichtungen nach den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 auf.
Beispiel 9
Ein Glassubstrat mit einer ITO-Elektrode (von Coming Co., Oberflächenwiderstand 15 Ω/cm², Dicke 120 nm) wurde auf eine Größe von 50 mm × 50 mm × 0,7 mm zugeschnitten, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in Isopropylalkohl gereinigt, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in reinem Wasser gereinigt und 30 Minuten lang mit UV und Ozon gereinigt, wobei das Ergebnis als Anode diente. Das sich daraus ergebende Glassubstrat mit der ITO-Elektrode wurde 9 Minuten lang einer Plasmabehandlung bei einem Druck von 0,1 mTorr oder weniger unterworfen.
Buckminster-Fulleren wurde mittels thermischer Vakuumabscheidung auf dem plasmabehandelten Substrat aufgebracht, so dass eine Pufferschicht mit einer Dicke von 1 nm ausgebildet wurde. Dann wurde IDE406 (von Idemitz Co.) mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Pufferschicht aufgebracht, so dass eine Lochinjektionsschicht mit einer Dicke von 70 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde NPD mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Lochinjektionsschicht aufgebracht, so dass eine Lochtransportschicht mit einer Dicke von 15 nm ausgebildet wurde.
IDE 140 (Idemitz Co.) wurde mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Lochtransportschicht aufgebracht, so dass eine blaue Emissionsschicht mit einer Dicke von etwa 30 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde Alq3, das ein Elektronen transportierendes Material ist, auf der Emissionsschicht abgeschieden, so dass eine Elektronentransportschicht mit einer Dicke von 25 nm ausgebildet wurde.
LiF wurde mittels Vakuumabscheidung in einer Dicke von 1 nm auf der Elektronentransportschicht aufgebracht, so dass eine Elektroneninjektionsschicht ausgebildet wurde, und Al wurde in einer Dicke von 80 nm auf der Elektroneninjektionsschicht abgeschieden, so dass eine Kathode ausgebildet wurde, wodurch eine LiF/Al-Elektrode ausgebildet wurde. Damit war eine organische EL-Vorrichtung hergestellt.
Beispiele 10 bis 14
Organische EL-Vorrichtungen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht jeweils eine Dicke von 2; 3,5; 5; 6,5 oder 8 nm aufwies.
Beispiel 15
Ein Glassubstrat mit einer ITO-Elektrode (von Corning Co., Oberflächenwiderstand 15 Ω/cm², Dicke 120 nm) wurde auf eine Größe von 50 mm × 50 mm × 0,7 mm zugeschnitten, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in Isopropylalkohl gereinigt, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in reinem Wasser gereinigt und 30 Minuten lang mit UV und Ozon gereinigt, wobei das Ergebnis als Anode diente. Das sich daraus ergebende ITO-Glassubstrat wurde 9 Minuten lang einer Plasmabehandlung bei einem Druck von 0,1 mTorr und weniger unterworfen.
Buckminster-Fulleren wurde mittels thermischer Vakuumabscheidung auf dem plasmabehandelten Substrat aufgebracht, so dass eine Pufferschicht mit einer Dicke von 5 nm ausgebildet wurde. Dann wurde IDE406 (von Idemitz Co.) mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Pufferschicht abgeschieden, so dass eine Lochinjektionsschicht mit einer Dicke von 70 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde NPD mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Lochinjektionsschicht abgeschieden, so dass eine Lochtransportschicht mit einer Dicke von 15 nm ausgebildet wurde.
C545T und Alq3 wurden simultan auf der Lochtransportschicht abgeschieden, so dass eine grüne Emissionsschicht mit einer Dicke von etwa 35 nm ausgebildet wurde, wobei dann Alq3 als Elektronen transportierendes Material auf der grünen Emissionsschicht abgeschieden wurde, so dass eine Elektronen-transportschicht mit einer Dicke von 25 nm ausgebildet wurde.
LiF wurde mittels Vakuumabscheidung in einer Dicke von 1 nm auf der Elektronentransportschicht aufgebracht, so dass eine Elektroneninjektionsschicht ausgebildet wurde, und Al wurde auf der Elektroneninjektionsschicht in einer Dicke von 100 nm abgeschieden, so dass eine Kathode ausgebildet wurde, wodurch eine LiF/Al-Elektrode ausgebildet wurde. Damit war eine organische EL-Vorrichtung hergestellt.
Beispiele 16 und 17
Organische EL-Vorrichtungen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht jeweils Dicken von 6,5 und 8 nm aufwies.
Beispiel 18
Ein Glassubstrat mit einer ITO-Elektrode (von Corning Co., Oberflächenwiderstand 15 Ω/cm², Dicke 120 nm) wurde auf eine Größe von 50 mm × 50 mm × 0,7 mm zugeschnitten, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in Isopropylalkohl gereinigt, 5 Minuten lang mit Ultraschallwellen in reinem Wasser gereinigt und 30 Minuten lang mit UV und Ozon gereinigt, wobei das Ergebnis als Anode diente. Das sich daraus ergebende ITO-Glassubstrat wurde 9 Minuten lang einer Plasmabehandlung bei einem Druck von 0,1 mTorr und weniger unterworfen.
Buckminster-Fulleren wurde mittels thermischer Vakuumabscheidung auf dem plasmabehandelten Substrat aufgebracht, so dass eine Pufferschicht mit einer Dicke von 5 nm ausgebildet wurde. Dann wurde IDE406 (von Idemitz Co.) mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Pufferschicht aufgebracht, so dass eine Lochinjektionsschicht mit einer Dicke von 70 nm ausgebildet wurde. Anschließend wurde NPD mittels thermischer Vakuumabscheidung auf der Lochinjektionsschicht aufgebracht, so dass eine Lochtransportschicht mit einer Dicke von 15 nm ausgebildet wurde.
DCJTB und Alq3 wurden simultan auf der Lochtransportschicht abgeschieden, so dass eine rote Emissionsschicht mit einer Dicke von etwa 35 nm ausgebildet wurde, wobei dann Alq3 als Elektronen transportierendes Material auf der roten Emissionsschicht abgeschieden wurde, so dass eine Elektronentransport-schicht mit einer Dicke von 25 nm ausgebildet wurde.
LiF wurde mittels Vakuumabscheidung in einer Dicke von 1 nm auf der Elektronentransportschicht aufgebracht, so dass eine Elektroneninjektionsschicht ausgebildet wurde, und Al wurde auf der Elektroneninjektionsschicht in einer Dicke von 100 nm abgeschieden, so dass eine Kathode ausgebildet wurde, wodurch eine LiF/Al-Elektrode ausgebildet wurde. Damit war eine organische EL-Vorrichtung hergestellt.
Beispiele 19 und 20
Organische EL-Vorrichtungen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht jeweils Dicken von 6,5 und 8 nm aufwies.
Vergleichsbeispiel 5
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht nicht ausgebildet wurde.
Vergleichsbeispiel 6
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 15 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht nicht ausgebildet wurde.
Vergleichsbeispiel 7
Eine organische EL-Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 18 hergestellt, abgesehen davon, dass die Pufferschicht nicht ausgebildet wurde.
Es wurden die Ansteuerspannungen, Wirkungsgrade und Halbwertszeiten der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 9 bis 14 und nach dem Vergleichsbeispiel 5 gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 gezeigt.
1) Anfängliche Eigenschaften
Mit einem BM5A (von Topcon Co.) wurde die Leuchtdichte gemessen, und mit einer 238 HIGH CURRENT SOURCE MEASURE UNIT (Hochstromquellenmesseinheit) von Keithley wurde eine Ansteuerspannung gemessen.
Eine an die Vorrichtungen angelegte Gleichstromdichte (DC-Dichte) lag im Bereich von 10 bis 100 mA/cm² und wurde um 10 mA/cm² erhöht. In jeder Vorrichtung wurden zumindest 9 Punkte getestet. Der Reproduzierbarkeitstest wurde mehr als 9 Mal durchgeführt, wobei die Abweichung der anfänglichen Eigenschaften bei 5% oder darunter lag.
2) Halbwertszeit

Man erhielt die Halbwertszeit durch die Messung der Zeit, welche für einen Verlust der anfänglichen Leuchtdichte um 50% bei einem Gleichstrom von 50 mA/cm² benötigt wurde. Zur Messung der Reproduzierbarkeit wurden mindestens drei Vorrichtungen, die die gleiche Struktur aufwiesen, verwendet. Tabelle 2

	Vergleichs-Beispiel 5	Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11	Beispiel 12	Beispiel 13	Beispiel 14
Dicke der Pufferschicht (nm)	0	10	20	35	50	65	80
Ansteuerspannung (V)	9,06	7,76	7,39	7,22	7,13	6,99	6,9
Wirkungsgrad (cd/A)	10,48	9,64	9,48	9,56	9,93	9,56	9,61
Halbwertszeit (h)	600	800	750	750	850	940	800

Gemäß Tabelle 2 betrugen, obwohl die Wirkungsgrade der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 9 bis 14 beinahe gleich dem Wirkungsgrad der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 5 waren, die Ansteuerspannungen der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 9 bis 14 etwa 80% der Ansteuerspannung der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 5, während die Lebensdauern der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 9 bis 14 um 50% höher als die Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 6 waren.

Es wurden die Ansteuerspannungen, Wirkungsgrade und Halbwertszeiten der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 15 bis 17 und nach dem Vergleichsbeispiel 6 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

	Vergleichsbeispiel 6	Beispiel 15	Beispiel 16	Beispiel 17
Dicke der Pufferschicht (nm)	0	50	65	80
Ansteuerspannung (V)	9,6	7,6	7,52	7,61
Wirkungsgrad (cd/A)	23,66	21,59	21,95	22,06
Halbwertszeit (h)	650	750	820	720

Gemäß Tabelle 3 betrugen, obwohl die Wirkungsgrade der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 15 bis 17 beinahe gleich dem Wirkungsgrad der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 6 waren, die Ansteuerspannungen der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 15 bis 17 etwa 80% der Ansteuerspannung der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 6, während die Lebensdauern der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 5 bis 17 um 25% höher als die Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 6 waren.

Es wurden die Ansteuerspannungen, Wirkungsgrade und Halbwertszeiten der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 18 bis 20 und nach dem Vergleichsbeispiel 7 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4

	Vergleichsbeispiel 7	Beispiel 18	Beispiel 19	Beispiel 20
Dicke der Pufferschicht (nm)	0	50	65	80
Ansteuerspannung (V)	7,61	5,78	5,72	5,77
Wirkungsgrad (cd/A)	5,62	5,16	5,65	4,98
Halbwertszeit (h)	1500	1800	1800	1500

Gemäß Tabelle 4 betrugen, obwohl die Wirkungsgrade der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 18 bis 20 beinahe gleich dem Wirkungsgrad der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 7 waren, die Ansteuerspannungen der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 18 bis 20 etwa 80% der Ansteuerspannung der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 7, während die Lebensdauern der organischen EL-Vorrichtungen nach den Beispielen 18 bis 20 um 20% höher als die Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel 7 waren.
Eine organische EL-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Pufferschicht auf, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff, wie Fulleren, ausgebildet ist und zwischen einer ersten Elektrode und einer Emissionsschicht angeordnet ist, so dass eine höhere Ansteuerspannung und eine höhere Lebensdauer erhalten werden. Darüber hinaus lassen sich der Wirkungsgrad und die Lebensdauer der organischen EL-Vorrichtung steigern, indem die Dicke der Pufferschicht über die Abscheiderate der Pufferschicht geregelt wird.
Insbesondere weist die organische EL-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: i) eine Pufferschicht, welche aus einer Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff, wie Fulleren und Ähnliches, ausgebildet ist, wobei die Pufferschicht zwischen einer ersten Elektrode und einer Lochinjektionsschicht, zwischen der Lochinjektionsschicht und einer Loch transportschicht und/oder zwischen der ersten Elektrodenschicht und der Lochtransportschicht angeordnet ist; ii) eine Pufferschicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht, zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht und/oder zwischen der Lochinjektionsschicht und der Lochtransportschicht angeordnet ist, wobei die Lochinjektionsschicht und/oder die Lochtransportschicht mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert sind; iii) eine Elektronentransportschicht, die mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert ist; oder iv) eine Pufferschicht, welche zwischen der ersten Elektrode und der Lochinjektionsschicht, zwischen der ersten Elektrode und der Lochtransportschicht und/oder zwischen der Lochinjektionsschicht und der Lochtransportschicht angeordnet ist, wobei eine Elektronentransportschicht mit der Verbindung auf der Basis von Kohlenstoff dotiert ist, so dass die Ansteuerspannung und die Lebensdauer erhöht werden, während sich die Farbkoordinate Blau, Grün und Rot nicht ändert.

Claims

Organische elektrolumineszente Vorrichtung, aufweisend: eine Emissionsschicht (12), welche zwischen einer ersten Elektrode (10) und einer zweiten Elektrode (13) angeordnet ist; eine Pufferschicht (14), welche aus einer auf der Basis von Kohlenstoff hergestellten Verbindung gebildet ist und zwischen der Emissionsschicht (12) und der ersten Elektrode (10) ausgebildet ist, wobei die auf der Basis von Kohlenstoff hergestellte Verbindung ein Fulleren ist, dadurch gekennzeichnet, dass die organische elektrolumineszente Vorrichtung weiterhin aufweist (i) eine zwischen der ersten Elektrode (10) und der Emissionsschicht (12) befindliche Lochinjektionsschicht (11), wobei die Pufferschicht (14) zwischen der ersten Elektrode (10) und der Lochinjektionsschicht (11) ausgebildet ist; und/oder (ii) eine zwischen der ersten Elektrode (10) und der Emissionsschicht (12) befindliche Lochtransportschicht (16), wobei die Pufferschicht (14) zwischen der ersten Elektrode (10) und der Lochtransportschicht (16) ausgebildet ist.
Organische elektrolumineszente Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Pufferschicht (14) im Bereich von 0,1 bis 100 nm liegt.
Verfahren zur Herstellung einer organischen elektrolumineszenten Vorrichtung, wobei die organische elektrolumineszente Vorrichtung aufweist: eine Emissionsschicht (12), welche zwischen einer ersten Elektrode (10) und einer zweiten Elektrode (13) angeordnet ist, eine Pufferschicht (14), welche aus einer auf der Basis von Kohlenstoff hergestellten Verbindung gebildet ist und zwischen der Emissionsschicht (12) und der ersten Elektrode (10) ausgebildet ist, wobei die auf der Basis von Kohlenstoff hergestellte Verbindung ein Fulleren ist; und (i) eine zwischen der ersten Elektrode (10) und der Emissionsschicht (12) befindliche Lochinjektionsschicht (11), wobei die Pufferschicht (14) zwischen der ersten Elektrode (10) und der Lochinjektionsschicht (11) ausgebildet ist; und/oder (ii) eine zwischen der ersten Elektrode (10) und der Emissionsschicht (12) befindliche Lochtransportschicht (16), wobei die Pufferschicht (14) zwischen der ersten Elektrode (10) und der Lochtransportschicht (16) ausgebildet ist; wobei das Verfahren die Ausbildung der Pufferschicht (14), welche zwischen der Emissionsschicht (12) und der ersten Elektrode (10) ausgebildet wird, mit einer Dicke von 0,1 nm bis 100 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Pufferschicht (14) mit einer Abscheiderate von 0,01 nm/s bis 0,2 nm/s abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Pufferschicht (14) bei einer Abscheiderate von 0,01 nm/s bis 0,05 nm/s mit einer Dicke von 1 nm bis 5 nm abgeschieden wird, oder wobei die Pufferschicht bei einer Abscheiderate von 0,05 nm/s bis 0,2 nm/s mit einer Dicke von 5 nm bis 10 nm abgeschieden wird.