Método de producción de dispositivos orgánicos.

Un proceso para la producción de un dispositivo orgánico que comprende las etapas de:

formar una sección de transporte de electrones por codeposición de un complejo de litio de (8-quinolinolato) que contiene un ión litio y batocuproina como una capa mixta y por deposición en vacío de aluminio sobre la capa mixta, en donde la batocuproina está en el estado de aniones radicales en la sección de transporte de electrones;

poner en contacto, a través de laminación o mezcla por codeposición, un compuesto orgánico que tiene un potencial de ionización de menos de 5.7 eV y una propiedad de donante de electrones y una sustancia inorgánica u orgánica capaz de formar un complejo para transferencia de carga por su reacción de oxidación-reducción con el compuesto orgánico donante de electrones para formar adyacente a la sección de transporte de electrones una sección de transporte de huecos en la cual el compuesto orgánico donante de electrones está en el estado de cationes radicales.

Método de producción de dispositivos orgánicos.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se relaciona con un proceso para la producción de un dispositivo orgánico utilizando un compuesto orgánico transportador de cargas, que incluye, por ejemplo, un dispositivo electroluminiscente orgánico (de aquí en adelante, abreviado como un "dispositivo orgánico EL"), una celda solar orgánica, un dispositivo semiconductor orgánico tal como un dispositivo FET orgánico y otros.

Descripción de la técnica relacionada

Recientemente, los materiales semiconductores orgánicos y conductores orgánicos han sido estudiados activamente, y en particular, se han alcanzado avances notables en dispositivos EL orgánicos emisores de luz que utilizan un semiconductor orgánico.

Tang et al., han sido exitosos en lograr dispositivos EL orgánicos que tiene alta luminancia y alta eficiencia suficiente para aplicaciones prácticas tal como una luminancia de 1000 cd/m2 y una eficiencia cuántica externa de 1% a un voltaje aplicado de no más de 10V, si se aplica a una estructura laminada de compuestos orgánicos que tienen diferentes propiedades de transporte de portadores (compuestos que transportan huecos orgánicos y compuestos que transportan electrones orgánicos) a los dispositivos, junto con una inyección balanceada de orificios y electrones desde un ánodo y cátodo, respectivamente, si se intercala un espesor de una capa orgánica entre el cátodo y el ánodo controlado a no más de 2000 Á (cf. Tang et al., Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987)); Solicitudes de Patentes Japonesas no examinadas Nos. 59-194393, 63-264692 y 2-15595; y Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,539,507, 4,769,292 y 4,885,211).

Además, Tang et al., fueron capaces de alcanzar un eficiencia de conversión de potencia de aproximadamente 1% laminando compuestos orgánicos que tienen diferentes propiedades de transporte de portadores (CuPc como un compuesto transportador de huecos orgánicos y PV como un compuesto transportador de electrones orgánicos) en celdas solares orgánicas (cf. Tang et al., Appl. Phys. Lett., 48, 183 (1986)).

Más recientemente, con el propósito de obtener una alta eficiencia en dispositivos orgánicos, diversas ideas basadas en la estructura tales que una pluralidad de las porciones laminadas antes mencionadas (las usadas para ser intercaladas por los electrodos en las técnicas anteriores) se apilan y conectan en serie en términos de un circuito, han sido sugeridas en artículos técnicos y literatura de patentes ((cf. Appl. Phys. Lett., 80, 1667(2002); Chemistry Letters, pp. 327-330 (1990); Solicitud de Patente Japonesa sin examen No. 11-329748; Patente de los Estados Unidos No. 6,337,492; y Solicitudes de Patente Japonesa sin examen Nos. 2003-45676 y 2003-264085.

En particular, el inventor de la presente invención ha divulgado una conexión en serie de dos o más unidades EL orgánicas emisoras de luz en términos de circuito utilizando una capa de generación de carga aislante eléctricamente que tiene una resistividad (resistencia específica) de no más de 102 ü CM en la solicitud de Patente Japonesa sin examen No.2003-272860. El inventor de la presente invención ha denominado el dispositivo resultante como un dispositivo EL orgánico MPE (de emisión de multifotones), y ha divulgado y exhibido, y recibido alta evaluación, en muchas conferencias, exhibiciones, etc., (cf. 49th Lecture Meeting, Associate of Society of Applied Physics and others, Preprint 27p-YL-3, p.1308; 63rd Lecture Meeting, Society of Applied Physics, preprint 27a-ZL-12, p. 1165; Proceedings of EL2002 (International Conference on the Science and Technology of Emissive Device and Lighting), p.539; Proceedings of IDMC03 (International Display Manufacturing Conference), Fr-21-01, p.413; SID03 DIGEST, Vol. XXXIV, BOOKII, p.979; 13th Lecture Meeting, Production Technology Exhibition of Fiat Panel Display, D-4 2003); y materiales de exhibición y distribución, EExpres (Noviembre 15 de 2002) de un emisor de luz blanca por IMES Co., Ltd. At LCD/PDP International 2002). De aquí en adelante, el dispositivo EL orgánico de MPE (emisión de multifotones) se denomina como dispositivo "MPE".

La capa de generación de carga tiene una estructura que es similar a las obtenidas por laminación, en secuencia, de los diferentes tipos de capas de inyección de carga (para inyección de electrones e inyección de orificios), que se utilizan para ser dispuestas adyacentes a los electrodos (cátodo y ánodo) y fueron inventadas y han sido mejoradas por el inventor de esta solicitud. A saber, la capa de generación de carga es producida laminando, en secuencia, una capa que contiene moléculas de aniones radicales de un compuesto orgánico que acepta electrones (transportador de electrones) producido por reducción del compuesto que acepta electrones con un agente reductor (donante de electrones) tal como un metal alcalino, por ejemplo, los divulgados en las Solicitudes de Patente Japonesas sin examen Nos. 10-270171 (Patente de los Estados Unidos No. 6,013,384) y 2001-102175 (Patente de los Estados Unidos No. 6,589,673), y una capa que contiene moléculas de cationes radicales de un compuesto orgánico donante

de electrones (trasportador de huecos) producido por oxidación del compuesto donante de electrones con un agente oxidante (que acepta electrones) tal como V205, Mo03, y W03, F4-TCNQ representado por la siguiente fórmula

, por ejemplo, los divulgados en la Solicitudes de Patente Japonesa sin examen Nos. 11-251067 (Patente de los Estados Unidos No. 6,423,429), 2001-244079 (Patente de los Estados Unidos No. 6,589,673), 2003-272860 y 2003- 358402, y la especificación de la Solicitud de Patente No. 2004-202266. Literatura de referencia: K.L.T. Dao and J. Kido, J. Photopolym. sci. Technol., 15, 261(2002) (Reference literature: IDW04 Advance Program, p.60, OLED2-4, Novel Mg:Alq3/W03 Connecting Layerfor Tándem White Organic Light Emitting Diodes (WOLEDs), C.-C. Chang, S.- W. Hwang, H.- H. Chen, C.H. Chen, J.-F. Chen (2004)).

Se ha demostrado que si la porción, esto es, las unidades emisoras de luz, que se utilizan para ser intercaladas por el cátodo y el ánodo en los dispositivos EL orgánicos convencionales, son apiladas a través de la capa de generación de carga descrita más arriba, la intensidad de emisión de luz por densidad de corriente (esto es, la eficiencia cuántica o la eficiencia de corriente, denominadas como (cd/A)) son multiplicadas por aproximadamente (n+1) veces (n: el número de capas de generación de cargas), puesto que los electrodos y los huecos pueden moverse desde la capa de generación de carga hacia la dirección del ánodo y el cátodo respectivamente por aplicación de voltaje y se recombinan uno con otro en las unidades de emisión múltiple, y así los protones pueden ser generados en las unidades emisoras de luz múltiples.

En este caso, puesto que el voltaje de guía también se incrementa en aproximadamente (n+1) veces, se espera en teoría que la eficiencia de conversión de potencia no pueda ser mejorada o cambiada sustancialmente.

Sin embargo, se aprecia bajo un estudio más preciso y detallado que cuando los dispositivos MPE EL orgánicos son producidos bajo condiciones optimizadas, se hace posible alcanzar efectos de mejora correspondientes incluso en la eficiencia de conversión de potencia. Aquí, es bien sabido que la movilidad (denotada como (cm2 V1 S'1)) del semiconductor orgánico es mucho menor que la del semiconductor inorgánico en un orden diferente, y así es necesario aplicar un "voltaje adicional" a los dispositivos EL para obtener el nivel de corriente deseado. El término "voltaje adicional" utilizado aquí significa un voltaje requerido adicionalmente para obtener una densidad de corriente necesaria para descargar las cantidades deseadas y más de fotones por unidad de tiempo, además del dispositivo de voltaje de 2V, por ejemplo, el cual es al menos necesario para descargar los fotones de 2eV, y en este caso, es representado por la fórmula: (voltaje adicional) = (voltaje de guía - 2V). De acuerdo con lo anterior, como sucede para el dispositivo orgánico EL en el cual la luminancia es proporcional solamente a la densidad de corriente, la eficiencia de conversión de potencia en la región de luminancia alta se hace inferior a la de la de la región de luminancia baja, como es evidente desde la gráfica de la figura 24.

Sin embargo, al comparar los dispositivos MPE EL con dispositivos EL convencionales bajo la misma luminancia, los

dispositivos MPE muestran una densidad de corriente requerida de aproximadamente 1/(n+1), en donde n es un número de capas de generación de carga, y así el potencial (voltaje) consumido por cada unidad emisora... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la producción de un dispositivo orgánico que comprende las etapas de:

formar una sección de transporte de electrones por codeposición de un complejo de litio de (8-quinolinolato) que contiene un ión litio y batocuproina como una capa mixta y por deposición en vacío de aluminio sobre la capa mixta,

en donde la batocuproina está en el estado de aniones radicales en la sección de transporte de electrones;

poner en contacto, a través de laminación o mezcla por codeposición, un compuesto orgánico que tiene un potencial de ionización de menos de 5.7 eV y una propiedad de donante de electrones y una sustancia inorgánica u orgánica capaz de formar un complejo para transferencia de carga por su reacción de oxidación-reducción con el compuesto orgánico donante de electrones para formar adyacente a la sección de transporte de electrones una sección de 10 transporte de huecos en la cual el compuesto orgánico donante de electrones está en el estado de cationes radicales.