DE112013000629T5

DE112013000629T5 - Organisches EL-Element und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE112013000629T5
Application number: DE112013000629.4T
Authority: DE
Inventors: c/o Panasonic Corporation Hirasawa Taku; Masahito c/o Panasonic Corporation Yamana; c/o Panasonic Corporation Inada Yasuhisa; c/o Panasonic Corporation Wakabayashi Shinichi
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-10-23
Also published as: US9461276B2; JP6089338B2; CN103460430B; WO2013108618A1; JPWO2013108618A1; US20140027748A1; CN103460430A

Abstract

Eine organische EL-Vorrichtung (1) nach der vorliegenden Offenlegung weist auf: eine reflektierende Elektrode (11); eine transparente Elektrode (13) gegenüber der reflektierenden Elektrode (11); eine organische Schicht (12), die eine Licht emittierende Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode (11) und der transparenten Elektrode (13) aufweist; und eine Schicht (15) mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode (11) und der Licht emittierenden Schicht. Die Schicht (15) mit einem niedrigen Brechungsindex besitzt eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern und besitzt einen Brechungsindex, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht. Ein Abstand zwischen einer oberen Fläche der reflektierenden Elektrode (11) und einer zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht beträgt 300 nm oder weniger. Weiterhin ist Δn × d/λ ≤ –0,009 erfüllt, wenn die reflektierende Elektrode (11) Al umfasst, und Δn × d/λ ≤ –0,02 ist erfüllt, wenn die reflektierende Elektrode (11) Ag umfasst, wobei: λ eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge des Lichts darstellt, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird; Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schicht (15) mit einem niedrigen Brechungsindex und dem Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz verwendet wird, darstellt; und d eine Dicke der Schicht (15) mit einem niedrigen Brechungsindex darstellt.

Description

Technisches Sachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung (nachstehend als ”organische EL-Vorrichtung” bezeichnet) und ein Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung.
Technischer Hintergrund
Bezüglich Licht emittierender Vorrichtungen wird die Anwendung von organischen EL-Vorrichtungen in verschiedenen Einrichtungen untersucht und in die Praxis umgesetzt, und organische EL-Vorrichtungen werden z. B. als Hintergrundbeleuchtungen für Flachbildschirme und Flüssigkristallbildschirmeinrichtungen oder als Lichtquellen zur Beleuchtung und so weiter verwendet.
6 ist eine Querschnittansicht einer Auslegung einer typischen organischen EL-Vorrichtung. Wie in 6 gezeigt ist, ist eine typische organische EL-Vorrichtung 100 durch Stapeln einer reflektierenden Elektrode 111, einer organischen Schicht 112, einer transparenten Elektrode 113 und eines transparenten Substrats 114 in der genannten Reihenfolge gebildet. Die organische Schicht 112 wird durch Stapeln einer Elektroneninjektionsschicht, einer Elektronentransportschicht, einer Licht emittierenden Schicht, einer Lochtransportschicht, einer Lochinjektionsschicht und so weiter gebildet (in der Figur nicht gezeigt). Es ist typisch, die Elektroneninjektionsschicht und die Elektronentransportschicht auf der Kathodenseite zu platzieren, die Lochtransportschicht und die Lochinjektionsschicht auf den Anodenseite zu platzieren und die Licht emittierende Schicht zwischen der Elektronentransportschicht und der Lochtransportschicht zu platzieren. Nachstehend wird in dem Fall, in dem die reflektierende Elektrode 111 eine Kathode ist und die transparente Elektrode 113 eine Anode ist, angenommen, dass die Elektronentransportschicht und die Lochtransportschicht so angeordnet sind, dass sie mit der Kathode bzw. der Anode in Kontakt stehen. Es sei darauf hingewiesen, dass die gleiche Annahme auch in dem Fall erfolgen kann, in dem die transparente Elektrode 113 eine Anode ist und die reflektierende Elektrode 111 eine Kathode ist.
Bei organischen EL-Vorrichtungen gibt es viele Fälle, in denen der Abstand zwischen einer Lichtemissionsposition und der reflektierenden Elektrode kurz eingestellt ist (z. B. 30 bis 70 nm), um die Lichtinterferenzwirkung zum Verstärken des Lichts in Frontalrichtung (Aufwärtsrichtung in der Figur) auszunutzen. Wenn jedoch der Abstand zwischen der Lichtemissionsposition und der reflektierenden Elektrode kurz wird, werden die Wirkungen von Oberflächenplasmonen spürbar. Hier sind Oberflächenplasmone ein Oszillationsmodus, in dem Elektronen in einer Oberfläche eines Metalls kollektiv oszillieren, und sind ein Phänomen, das eine Wechselwirkung zwischen freien Elektronen in dem Metall und Licht bewirkt. Bei der organischen EL-Vorrichtung werden häufig Metalle, wie z. B. Aluminium (Al) und Silber (Ag) als das Primärmaterial für die reflektierende Elektrode verwendet, und wenn der Abstand zwischen der Lichtemissionsposition und der reflektierenden Elektrode kurz ist, wird ein Teil des Lichts, das an der Lichtemissionsposition erzeugt wird, von der reflektierenden Elektrode nach dem Binden an Oberflächenplasmone absorbiert. Somit gibt es bei der organischen EL-Vorrichtung kein Problem dahingehend, dass sich die Lichtemissionseffizienz aufgrund der Wirkungen von Oberflächenplasmonen verschlechtert.
Angesichts dessen wird eine Technik zum Verbessern der Lichtemissionseffizienz durch Anregen von Oberflächenplasmonen durch Vorsehen von Vorsprüngen mit einer regelmäßigen Steigung zwischen der reflektierenden Elektrode und der organischen Schicht vorgeschlagen, um dadurch Licht zu der Seite der Licht emittierenden Schicht zurück zu reflektieren (Patentschrift (PTL) 1).
Liste der Anführungen
Patentschrift

PTL 1 – US-Patent Nr. 7.667.387 Beschreibung

Übersicht über die Erfindung
Technisches Problem
Bei der in Patentschrift 1 offenbarten Auslegung besteht jedoch dahingehend ein Problem, dass die organische Schicht aufgrund einer Belastung bricht, die erzeugt wird, wenn die Vorsprünge während der Herstellung der organischen EL-Vorrichtung in der organischen Schicht vorgesehen werden. Weiterhin muss zwar eine Ausrichtung mittels einer porösen Maske präzise durchgeführt werden, um die Vorsprünge gleichförmig in dem Substrat auszubilden, es besteht jedoch dahingehend ein Problem, dass die Ausrichtung mittels der porösen Maske außerordentlich schwierig wird, wenn eine organische EL-Vorrichtung mit einem großen Flächenbereich hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen Probleme erdacht worden, und ihr liegt das Ziel zugrunde, eine organische EL-Vorrichtung, bei der die Wirkungen von Oberflächenplasmonen verringert sind und die Lichtemissionseffizienz verbessert ist, und ein Herstellungsverfahren, mit dem die organische EL-Vorrichtung realisiert werden kann, zur Verfügung zu stellen.
Lösung des Problems
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, weist eine organische EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auf: eine reflektierende Elektrode; eine transparente Elektrode gegenüber der reflektierenden Elektrode; eine Licht emittierende Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der transparenten Elektrode; und eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, ein Abstand zwischen einer oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und einer zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die reflektierende Elektrode Al umfasst und Δn × d/λ ≤ –0,009 erfüllt ist, wobei: λ eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge des Lichts darstellt, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird; Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und dem Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz verwendet wird, darstellt; und d eine Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex darstellt.
Eine organische EL-Vorrichtung nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: eine reflektierende Elektrode; eine transparente Elektrode gegenüber der reflektierenden Elektrode; eine Licht emittierende Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der transparenten Elektrode; und eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, ein Abstand zwischen einer oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und einer zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die reflektierende Elektrode Ag umfasst und Δn × d/λ ≤ –0,02 erfüllt ist, wobei: λ eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge des Lichts darstellt, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird; Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und dem Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz verwendet wird, darstellt; und d eine Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex darstellt.
Ein Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenz-(EL-)Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: Ausbilden einer reflektierenden Elektrode; Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex über der reflektierenden Elektrode, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex Nanopartikel umfasst; Ausbilden einer Licht emittierenden Schicht über der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex; und Ausbilden einer transparenten Elektrode über der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Bei einer organischen EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Wirkungen von Oberflächenplasmonen zu unterdrücken, und somit kann die Lichtemissionseffizienz verbessert werden.
Weiterhin ist es bei einer organischen EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, auf einfache Weise eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex auszubilden, die einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als der einer Licht emittierenden Schicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnittansicht einer organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1.
2 ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und dem Brechungsindex einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex bei der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1.
3A ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex hervorgerufen wird, bei der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 (x = 30 nm).
3B ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex hervorgerufen wird, bei der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 (x = 60 nm).
3C ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex hervorgerufen wird, bei der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 (x = 100 nm).
4A ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex hervorgerufen wird, bei der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 (x = 30 nm).
4B ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex hervorgerufen wird, bei der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 (x = 60 nm).
4C ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex hervorgerufen wird, bei der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 (x = 100 nm).
5 ist eine schematische Querschnittansicht einer Auslegung einer organischen EL-Vorrichtung nach Modifikation 1.
6 ist eine Querschnittansicht einer Auslegung einer typischen organischen EL-Vorrichtung.
7 ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und einem Abstand (x) zwischen einem Lichtemissionspunkt S und einer reflektierenden Elektrode (Al).
8 ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und einem Abstand (x) zwischen einem Lichtemissionspunkt S und einer reflektierenden Elektrode (Ag).
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine organische EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: eine reflektierende Elektrode; eine transparente Elektrode gegenüber der reflektierenden Elektrode; eine Licht emittierende Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der transparenten Elektrode; und eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, ein Abstand zwischen einer oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und einer zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die reflektierende Elektrode Al umfasst und Δn × d/λ ≤ –0,009 erfüllt ist, wobei: λ eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge des Lichts darstellt, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird; Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und dem Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz verwendet wird, darstellt; und d eine Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex darstellt.
Nach diesem Aspekt ist die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der Licht emittierenden Schicht und der reflektierenden Elektrode vorgesehen, und somit ist der Prozentsatz an Licht, das an der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird, welches sich an Oberflächenplasmone bindet, verringert. Entsprechend kann, da die Wirkungen von Oberflächenplasmonen unterdrückt werden können, die Lichtemissionseffizienz verbessert werden. Weiterhin kann, da der Abstand zwischen der oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und der zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die Lichtemissionseffizienz selbst dann verbessert werden, wenn Oberflächenplasmone bewirken, dass sich die Lichtemissionseffizienz wesentlich verschlechtert. Desweiteren kann in dem Fall, in dem die reflektierende Elektrode Al umfasst, eine Lichtemissionseffizienz von 80% oder mehr dadurch realisiert werden, dass Δn × d/λ ≤ –0,009 erfüllt wird.
Eine organische EL-Vorrichtung nach einem weiteren Aspekt der vorliegende Erfindung weist auf: eine reflektierende Elektrode; eine transparente Elektrode gegenüber der reflektierenden Elektrode; eine Licht emittierende Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der transparenten Elektrode; und eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, ein Abstand zwischen einer oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und einer zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die reflektierende Elektrode Ag umfasst und Δn × d/λ ≤ –0,02 erfüllt ist, wobei: λ eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge des Lichts darstellt, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird; Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und dem Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz verwendet wird, darstellt; und d eine Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex darstellt.
Bei diesem Aspekt ist die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex ebenfalls zwischen der Licht emittierenden Schicht und der reflektierenden Elektrode vorgesehen, und somit ist der Prozentsatz an Licht, das an der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird, welches sich an Oberflächenplasmone bindet, verringert. Entsprechend kann, da die Wirkung von Oberflächenplasmonen unterdrückt werden kann, die Lichtemissionseffizienz verbessert werden. Weiterhin kann, da der Abstand zwischen der oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und der zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die Lichtemissionseffizienz selbst dann verbessert werden, wenn Oberflächenplasmone bewirken, dass sich die Lichtemissionseffizienz wesentlich verschlechtert. Desweiteren kann in dem Fall, in dem die reflektierende Elektrode Ag umfasst, eine Lichtemissionseffizienz von 80% oder mehr dadurch realisiert werden, dass Δn × d/λ ≤ –0,02 erfüllt wird.
Weiterhin kann eine organische EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner eine organische Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex aufweisen, wobei die organische Schicht eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt. Alternativ kann die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex mit der Licht emittierenden Schicht in Kontakt stehen.
Weiterhin kann eine organische EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner an einer Grenzfläche, an der sich ein Brechungsindex in der organischen EL-Vorrichtung verändert, eines der folgenden aufweisen: ein Beugungsgitter; eine Licht diffundierende Schicht; eine Mikrolinse; und eine Pyramidenstruktur.
Bei dieser Auslegung kann die Lichtextraktionseffizienz verbessert werden.
Weiterhin kann bei einer organischen EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex umfassen (i) ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, und (ii) Nanopartikel, die in das Material eingemischt sind. Alternativ kann die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex aufweisen: eine Nanopartikelschicht, die Nanopartikel umfasst; und eine Funktionsschicht über der Nanopartikelschicht, wobei die Funktionsschicht ein Material umfasst, dass eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt. Alternativ kann die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex aufweisen: zwei Funktionsschichten, die jeweils eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzen; eine Nanopartikelschicht zwischen den zwei Funktionsschichten, wobei die Nanopartikelschicht Nanopartikel umfasst. In solchen Fällen wird bevorzugt, dass die Nanopartikel eine Korngröße von weniger als die oder gleich der Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex besitzen. Desweiteren können die Nanopartikel porösen Partikel sein. Außerdem wird bevorzugt, dass die Nanopartikel einen Brechungsindex von 1,5 oder weniger besitzen.
Bei diesen Auslegungen kann eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, auf einfache Weise ausgebildet werden.
Ein Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenz-(EL-)Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: Ausbilden einer reflektierenden Elektrode; Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex über der reflektierenden Elektrode, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex Nanopartikel umfasst; Ausbilden einer Licht emittierenden Schicht über der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex; und Ausbilden einer transparenten Elektrode über der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht.
Bei dieser Auslegung kann eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, auf einfache Weise ausgebildet werden.
Weiterhin kann bei einem Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beim Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex durch Einmischen von Nanopartikeln in ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, ausgebildet werden.
Weiterhin kann bei einem Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex umfassen: Ausbilden einer Nanopartikelschicht, die Nanopartikel umfasst; und Ausbilden einer Funktionsschicht, die ein Material umfasst, dass eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt.
Weiterhin kann bei einem Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex umfassen: Ausbilden einer ersten Funktionsschicht, die ein Material umfasst, dass eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt; Ausbilden einer Nanopartikelschicht über der ersten Funktionsschicht, wobei die Nanopartikelschicht Nanopartikel umfasst; und Ausbilden einer zweiten Funktionsschicht über der Nanopartikelschicht, wobei die zweite Funktionsschicht ein Material umfasst, dass eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt.
Nachstehend werden bestimmte beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Jede der beispielhaften Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, zeigen ein allgemeines oder spezifisches Beispiel. Daher sind die numerischen Werte, Gestaltungen, Materialien, Bauelemente, die Anordnung und Verbindung der Bauelemente, Prozesse (Schritte), die Bearbeitungsreihenfolge der Schritte etc., die in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich Beispiele und beschränken daher nicht den Umfang der beiliegenden Patentansprüche und deren Äquivalente. Weiterhin sind von den Bauelementen in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen Bauelemente, die nicht in einem der unabhängigen Patentansprüche aufgeführt sind, als willkürlich gewählte Bauelement beschrieben.
Ausführungsform 1
Zuerst wird eine organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 anhand von 1 beschrieben. 1 ist eine schematische Querschnittansicht einer organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die organische EL-Vorrichtung 1 nach dieser Ausführungsform durch Stapeln einer reflektierenden Elektrode 11, einer Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, einer organischen Schicht 12, einer transparenten Elektrode 13 und eines transparenten Substrats 14 in der genannten Reihenfolge gebildet.
Bei der organischen EL-Vorrichtung 1, die auf die oben beschriebene Weise ausgelegt ist, werden dann, wenn eine vorgegebene Spannung zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der transparenten Elektrode 13 angelegt wird, Träger (Elektronen oder Löcher) von der reflektierenden Elektrode 11 über die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex in eine Licht emittierende Schicht, die in der organischen Schicht 12 enthalten ist, injiziert. Dabei kann zum effizienten Durchführen der Injektion von Trägern entweder eine Trägerinjektionsschicht oder eine Trägertransportschicht oder beides zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex oder zwischen der transparenten Elektrode 13 und der organischen Schicht 12 eingesetzt sein. Weiterhin kann eine Trägertransportschicht zwischen der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex und der Licht emittierenden Schicht eingesetzt sein. Es sei darauf hingewiesen, dass nachstehend die Trägerinjektionsschicht, die Trägertransportschicht und die Licht emittierende Schicht mit der kollektiven Bezeichnung organische Schicht bezeichnet werden.
Obwohl die jeweiligen Bauelemente der organischen EL-Vorrichtung 1 und Materialien und dergleichen, die die Realisierung solcher Bauelemente ermöglichen, nachstehend mit spezifischen Ausdrücken beschrieben werden, ist die organische EL-Vorrichtung bei dieser Ausführungsform nicht auf solche Materialien beschränkt.
Die reflektierende Elektrode 11 ist eine Licht reflektierende Elektrode und besitzt eine Funktion des Zurücksendens von Licht, das an der Licht emittierenden Schicht in der organischen Schicht 12 erzeugt wird, in einer Richtung, die zu einer Luftschicht (einer Region auf der Außenseite des transparenten Substrats 14) führt. Als das Material der reflektierenden Elektrode 11 kann ein Metall, wie z. B. Ag, Al, Cu, Mg, Li und Na verwendet werden. Weiterhin kann die reflektierende Elektrode 11 durch Stapeln eines transparenten leitenden Materials, wie z. B. ITO (Indiumzinnoxid) oder PEDOT:PSS (eine Mischung aus Polythiophen und Polystyrolsulfonat), über solchen Metallen ausgebildet werden, um mit diesen in Kontakt zu stehen. Es sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Ausführungsform die reflektierende Elektrode 11 eine Kathode ist. Weiterhin kann die reflektierende Elektrode 11 z. B. über einem Substrat ausgebildet sein (in der Figur nicht gezeigt).
Die organische Schicht 12 weist eine Licht emittierende Schicht auf und wird z. B. durch Stapeln einer Elektroneninjektionsschicht, einer Elektronentransportschicht, der Licht emittierenden Schicht, einer Lochtransportschicht, einer Lochinjektionsschicht und so weiter oder einem Teil dieser Funktionsschichten in der Abfolge von der Seite der reflektierenden Elektrode 11 in Richtung der transparenten Elektrode 13 ausgebildet. Bei dieser Ausbildungsform ist die transparente Elektrode 13 eine Anode, und somit sind die Lochtransportschicht und die Lochinjektionsschicht auf der Seite der transparenten Elektrode 13 angeordnet.
Als das Material der Lochinjektionsschicht kann z. B. ITO, IZO (Indiumzinkoxid), PEDOT:PSS und so weiter verwendet werden.
Es ist möglich, als das Material der Lochtransportschicht ein Lochtransportmaterial zu verwenden, wie z. B. eine Triarylaminverbindung, die dargestellt wird von 4,4'-Bis[N-(naphtyl)-N-phenylamino]biphenyl (alpha-NPD), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (TPD), 2-TNATA, 4,4',4''-Tris(N-(3-methylphenyl)N-phenylamino)triphenylamin (MTDATA) 4,4'-N,N'-Dicarbazolbiphenyl (CBP), Spiro-NPD, Spiro-TPD, Spiro-TAD, TNB und so weiter oder eine Aminverbindung einschließlich einer Carbazolgruppe, eine Aminverbindung einschließlich eines Fluorderivats und dergleichen.
Die Licht emittierende Schicht ist eine organisches Licht emittierende Schicht, die zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der transparenten Elektrode 13 vorgesehen ist. Es ist möglich, als das Material der Licht emittierenden Schicht, z. B. im Fall einer rotes Licht emittierenden Schicht, die in der Lage ist, ein rotes Licht zu emittieren, eine Schicht zu verwenden, in der Alq3 mit [2-[2-[4-(Dimethlamino)phenyl]ethnyl]-6-methyl-4H-yliden]-propanpropandinitril (DCM-Färbemittel) dotiert ist; in dem Fall, in dem eine grünes Licht emittierende Schicht, die in der Lage ist, grünes Licht zu emittieren, ist es möglich, eine Schicht zu verwenden, die Alq3 umfasst; und im Fall einer blaues Licht emittierenden Schicht, die in der Lage ist, blaues Licht zu emittieren, ist es möglich, eine Schicht zu verwenden, in der Bis(2-methyl-8-kinoritorato, para-Phenylphenolato)aluminium (BAlq13) mit Phenylen dotiert ist. Weiterhin kann auch eine Weißlichtquelle durch Stapeln von zwei oder mehr Schichten vorgesehen werden, die unterschiedliche primäre Lichtemissionswellenlängen besitzen, welche von den oben genannten Schichten gebildet sind. Der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht beträgt ungefähr 1,7 bis 1,9.
Es ist möglich, als das Material der Elektronentransportschicht Metallkomplexe zu verwenden, die als Elektronentransportmaterialien bekannt sind, wie z. B. Alq3, oder heterozyklische Verbindungen, wie z. B. Phenanthrolinderivate, Pyridinderivate, Tetrazinderivate, Oxadiazolderivate und so weiter.
Als das Material der Elektroneninjektionsschicht kann ein mit Metall dotiertes organisches Material verwendet werden. In diesem Fall sind z. B. Li, Cs, Na und so weiter als ein Dotiermaterial vorgesehen. Weiterhin kann ein dünner Film aus Li oder Mg, die Materialien mit einer niedrigen Austrittsenergie sind, einer Verbindung derselben und so weiter so gestapelt sein, dass er mit der reflektierenden Elektrode 11 in Kontakt steht.
Die transparente Elektrode 13 ist eine lichtdurchlässige Elektrode und ist gegenüber der reflektierenden Elektrode 11 vorgesehen. Wenn eine Spannung zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der transparenten Elektrode 13 angelegt wird, werden Träger (Elektronen oder Löcher) von der transparenten Elektrode 13 in die organische Schicht 12 injiziert. Als ein Material der transparenten Elektrode 13 kann ein transparentes leitendes Material, wie z. B. ITO, IZO, PEDOT:PSS oder dergleichen verwendet werden. Weiterhin braucht das Material der transparenten Elektrode 13 nicht transparent zu sein, und die transparente Elektrode 13 kann auch unter Verwendung eines Dünnfilmleiters, der durch Ausbilden eines Leiters, wie z. B. Ag (Silber) oder Al (Aluminium), zu einem Film von 100 nm oder weniger erhalten wird, ausgebildet werden, um ein Durchlassen von Licht zu ermöglichen. Es sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Ausführungsform die transparente Elektrode 13 eine Anode ist.
Das transparente Substrat 14 ist über der transparenten Elektrode 13 vorgesehen und ist ein lichtdurchlässiges Substrat. Das transparente Substrat 14 ist zum Schutz der transparenten Elektrode 13 vorgesehen. Als das Material des transparenten Substrats 14 können z. B. ein Glassubstrat, das Glas umfasst, ein Kunststoffsperrfilm, der ein transparentes Harz umfasst, und so weiter verwendet werden.
Die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex ist zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der Licht emittierenden Schicht vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der organischen Schicht 12 vorgesehen, wie in 1 gezeigt ist. Die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex ist eine Funktionsschicht mit einem niedrigen Brechungsindex, die die Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und dazu ausgelegt ist, einen Brechungsindex zu besitzen, der niedriger ist als der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht. Weiterhin fungiert die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex als eine Phasensteuerungsschicht, die die Phase des durchtretenden Lichts entsprechend seinem Brechungsindex verändert und in der Lage ist, eine Phasendifferenz hervorzurufen zwischen Licht, das direkt in Richtung der Seite der transparenten Elektrode 13 geleitet wird, und Licht, das in Richtung der transparenten Elektrode 13 geleitet wird, nachdem es von der reflektierenden Elektrode 11 reflektiert worden ist. Diese Phasendifferenz kann durch Einstellen des Brechungsindex der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex gesteuert werden.
Als das Material der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex kann ein willkürlich gewähltes Material verwendet werden, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht.
Es ist möglich, ein Material, das eine Funktion des Transportierens von Elektronen besitzt, auf geeignete Weise aus einer Gruppe von Elektronen transportierenden Verbindungen auszuwählen. Als Verbindungen eines solchen Typs gibt es z. B. Metallkomplexe, die als Elektronen transportierende Materialien bekannt sind, wie z. B. Alq3, oder heterozyklische Verbindungen, wie z. B. Phenanthrolinderivate, Pyridinderivate, Tetrazinderivate, Oxadiazolderivate und so weiter. Das Material der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex ist jedoch nicht auf solche Materialien beschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes, willkürlich gewähltes, Elektronen transportierendes Material verwendet werden, und es wird insbesondere bevorzugt, dass ein Material verwendet wird, das eine hohe Elektronentransportier-Eigenschaft besitzt.
Weiterhin ist es möglich, ein Material, das eine Funktion des Transportierens von Löchern besitzt, auf geeignete Weise aus einer Gruppe von Verbindungen auszuwählen, die Lochtransportier-Eigenschaften besitzen. Als eine Verbindung dieses Typs gibt es z. B. eine Triarylaminverbindung, die dargestellt wird von 4,4'-Bis[N-(naphtyl)-N-phenylamino]biphenyl (alpha-NPD), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (TPD), 2-TNATA, 4,4',4''-Tris(N-(3-methylphenyl)N-phenylamino)triphenylamin (MTDATA), 4,4'-N,N'-Dicarbazolbiphenyl (CBP), Spiro-NPD, Spiro-TPD, Spiro-TAD, TND und so weiter oder eine Aminverbindung einschließlich einer Carbazolgruppe, eine Aminverbindung einschließlich eines Fluorderivats und dergleichen. Das Material, das eine Funktion des Transportierens von Löchern aufweist, ist jedoch nicht auf solche Materialien beschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes, willkürlich gewähltes, Löcher transportierendes Material verwendet werden.
Desweiteren kann ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. Nanopartikel, in das oben genannte Material, das die Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, eingemischt werden. Beispielsweise kann die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex eine mit Nanopartikeln vermischte Schicht sein, die ein Material, welches die Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, und Nanopartikel, die in das Material eingemischt sind, umfasst.
Der Grund dafür ist, dass zwar wenige Materialien vorhanden sind, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzen als die Licht emittierende Schicht, und es schwierig ist, den Brechungsindex der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex frei zu steuern, die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die den gewünschten niedrigen Brechungsindex besitzt, jedoch auf einfache Weise durch Ausbilden eines Films unter Verwendung eines Materials mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. Nanopartikel, als das Material mit einem niedrigen Brechungsindex und Einmischen des Materials mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. Nanopartikel, in das oben genannte Material, das die Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, erhalten werden kann. Weiterhin kann durch Einmischen der Nanopartikel der Brechungsindex verringert werden. Weiterhin kann durch Einstellen der Menge an in die Schicht eingemischten Nanopartikeln der Brechungsindex der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex auf einfache Weise gesteuert werden.
Anders ausgedrückt kann selbst bei einem Material, das einen höheren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, durch Einmischen von Nanopartikeln in ein solches Material erhalten werden. Alternativ können Nanopartikel in ein Material eingemischt werden, das einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, und durch Einmischen von Nanopartikeln in das Material, das einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, kann die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen Brechungsindex besitzt, der noch niedriger ist als der eines solchen Materials, erhalten werden.
Obwohl ein solcher Nanopartikel enthaltender niedriger Brechungsindex 15 ¹ mittels eines Trockenprozesses, wie z. B. Aufdampfen, Übertragen oder dergleichen, oder durch einen Auftragprozess, wie z. B. Rotationsbeschichten, Sprühbeschichten, Farbbeschichten, Tiefdrucken oder dergleichen, ausgebildet werden kann, ermöglicht der Auftragprozess, bei dem der Film durch zuvor erfolgendes Einmischen der Nanopartikel in das oben genannte Material ausgebildet werden kann, eine einfachere Ausbildung des Films.
Desweiteren wird in diesem Fall bevorzugt, dass die Korngröße der Nanopartikel kleiner ist als die Dicke des Films 15 mit einem niedrigen Brechungsindex. Beispielsweise ist dann, wenn Nanopartikel verwendet werden, die eine Korngröße von 100 nm oder weniger besitzen, die Korngröße der Nanopartikel in ausreichendem Maße kleiner als die Lichtemissions-Wellenlänge (z. B. eine Lichtemissions-Wellenlänge in der Region des sichtbaren Lichts), und somit kann der Brechungsindex des niedrigen Brechungsindex 15 ² auf effektive Weise verringert werden. Damit wird es möglich, die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die den gewünschten niedrigen Brechungsindex besitzt, auf einfache Weise zu erhalten.
Weiterhin wird bevorzugt, dass der Brechungsindex der Nanopartikel 1,5 oder kleiner ist. Wie oben beschrieben ist, wird es durch Einstellen des Brechungsindex der Nanopartikel auf 1,5 oder weniger, möglich, die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, auf einfache Weise zu erhalten. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht ungefähr 1,75 beträgt und in dem bei ausschließlicher Verwendung des oben genannten Materials der Brechungsindex der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex nicht kleiner werden kann als der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, eine Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex als 1,75 besitzt, durch Einmischen von Nanopartikeln, die einen Brechungsindex von 1,5 oder weniger besitzen, auf einfache Weise erhalten werden.
Weiterhin ist es möglich, als die Nanopartikel z. B. poröse Partikel zu verwenden, die ein Verringern des Brechungsindex ermöglichen. In diesem Fall kann der Brechungsindex der porösen Partikel mittels des nachstehenden Ausdrucks (1) unter Verwendung der Porosität [%] der porösen Partikel erhalten werden. (Brechungsindex des porösen Partikelmaterials) × (1 – Porosität/100) + Porosität/100 (1)
Gemäß Ausdruck (1) kann der Brechungsindex der porösen Partikel verringert werden, wenn die Porosität vergrößert wird, und somit wird bevorzugt, dass die Porosität der Nanopartikel groß ist.
Weiterhin kann zwar z. B. ein Metalloxid als ein poröses Partikelmaterial vorgesehen sein, es wird jedoch bevorzugt, ein Material, das einen niedrigen Brechungsindex besitzt, als das poröse Partikelmaterial gemäß Ausdruck (1) zu verwenden. Poröse Silica ist besonders wünschenswert als ein solches poröses Partikelmaterial. Weiterhin gibt es als poröse Silica Hohlsilica, nanoporöse Silica, mesoporöse Silca und so weiter. Der Brechungsindex von Silica (SiO₂) beträgt ungefähr 1,5, und eine Porosität von poröser Silica von ungefähr 40% kann realisiert werden. In diesem Fall wird gemäß Ausdruck (1) der Brechungsindex einer solchen porösen Silica 1,3.
Auf diese Weise kann durch Verwenden des oben beschriebenen Materials als die Materialien der jeweiligen Bauelemente der organischen EL-Vorrichtung 1 eine organische EL-Vorrichtung realisiert werden, die eine hohe Lichtemissionseffizienz besitzt. Es sei darauf hingewiesen, dass zwar angenommen wird, dass die reflektierende Elektrode 11 bei dieser Ausführungsform eine Kathode ist, in dem Fall jedoch, in dem angenommen wird, dass die reflektierende Elektrode 11 eine Anode ist, sind die Elektroneninjektionsschicht und die Elektronentransportschicht jedoch auf der Seite der transparenten Elektrode 13 angeordnet, und die Lochinjektionsschicht und die Lochtransportschicht sind auf der Seite der reflektierenden Elektrode 11 angeordnet. Selbst in diesem Fall ermöglicht das Anwenden der oben beschriebenen Materialauslegung die Realisierung einer organischen EL-Vorrichtung, die eine hohe Lichtemissionseffizienz besitzt.
Als Nächstes werden vorteilhafte Wirkungen der organischen EL-Vorrichtung 1 nach dieser Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, im Vergleich zu der organischen EL-Vorrichtung 100, die die in 6 gezeigte Auslegung besitzt, beschrieben.
Bei der organischen EL-Vorrichtung 1 (100), die in 1 und 6 gezeigt ist, werden dann, wenn eine vorgegebene Spannung zwischen der reflektierenden Elektrode 11 (111) und der transparenten Elektrode 13 (113) angelegt wird, Elektronen und Löcher von der reflektierenden Elektrode 11 (111) bzw. der transparenten Elektrode 13 (113) in die organische Schicht 12 (112) injiziert. Licht wird durch das Binden dieser Löcher und Elektronen in der Licht emittierenden Schicht innerhalb der organischen Schicht 12 (112) erzeugt. Das Licht, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird, tritt durch die transparente Elektrode 13 (113) und das transparente Substrat 14 (114), um in die Luftschicht außerhalb der organischen EL-Vorrichtung 1 (100) extrahiert zu werden.
In diesem Fall wird das Licht an einer Lichtemissionsposition (Lichtemissionspunkt) S in der Licht emittierenden Schicht der organischen Schicht 12 (112) erzeugt, wie in 1 und 6 gezeigt ist. Die Lichtemissionsposition S wird entsprechend der Auslegung der organischen Schicht 12 (112) bestimmt. Obwohl die organische EL-Vorrichtung häufig als eine Oberflächenlichtquelle bezeichnet wird, ist es zweckmäßig, im Sinne eines Modells zu denken, bei dem eine große Anzahl von Lichtemissionspositionen S, die nicht miteinander interferieren, planar verteilt sind, da faktisch eine große Anzahl von Molekülen, die in die Lichtemission involviert sind, in einer planaren Form auf der Lichtemissionsfläche vorhanden ist. Daher wird in der nachfolgenden Beschreibung das Licht von einem einzelnen Lichtemissionspunkt S betrachtet.
Wie oben beschrieben ist, wird dann, wenn die Auslegung der organischen Schicht 12 (112) bestimmt wird, der Lichtemissionspunkt S bestimmt. Der Lichtemissionspunkt S erstreckt sich endlich in der Dickenrichtung der Licht emittierenden Schicht. Daher wird in der nachfolgenden Beschreibung als die Lichtemissionsposition S eine zentrale Lichtemissionsposition S verwendet, die durch Zuweisen von intensitätsbasierten Lichtemissionsgewichten zu jeweiligen Positionen und Ermitteln des Mittelwerts erhalten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Position der zentralen Lichtemissionsposition S auch durch Betrachten der Schichtauslegung durch eine Querschnitt-Betrachtung detektiert werden kann. Weiterhin kann die Position der zentralen Lichtemissionsposition S auch durch Anwenden des Verfahrens detektiert werden, das in Nature Photonics, Band 4, S. 329 (2010) und so weiter beschrieben ist.
Weiterhin wird die Lichtemissions-Wellenlänge λ des Lichts, das an der zentralen Lichtemissionsposition S erzeugt wird, von dem Material der organischen Schicht 12 (112) bestimmt. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge λ verwendet, die durch Zuweisen von Gewichten zu den jeweiligen Wellenlängen auf der Basis ihrer Intensität und Ermitteln des Mittelwerts erhalten.
Als Nächstes werden die Wirkungen von Oberflächenplasmonen auf die organischen EL-Vorrichtungen, die die in 1 und 6 gezeigten Auslegungen aufweisen, beschrieben.
Zuerst wird zum Beschreiben der Wirkungen von Oberflächenplasmonen auf die organische EL-Vorrichtung 100 in 6 der Fall, bei dem Aluminium (Al) als das Material der reflektierenden Elektrode 111 in der organischen EL-Vorrichtung 100 in 6 verwendet wird, anhand von 7 beschrieben. 7 ist ein Diagramm mit Darstellung der Ergebnisse der Berechnung der Abhängigkeit der Lichtemissionseffizienz von einem Abstand x zwischen einem Lichtemissionspunkt (zentrale Lichtemissionsposition) S und einer reflektierenden Al-Elektrode.
Wie in 7 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Lichtemissionseffizienz niedriger wird, wenn der Abstand x zwischen dem Lichtemissionspunkt (zentrale Lichtemissionsposition) S und der oberen Fläche der reflektierenden Elektrode 111 kürzer wird. Der Grund dafür ist das Licht, das erzeugt wird, wenn sich die Träger aneinander binden, Licht, das in Richtung der reflektierenden Elektrode 111 geleitet wird, bindet sich an Oberflächenplasmone, und der Prozentsatz des sich fortpflanzenden Lichts, das in Richtung der Seite des transparenten Substrats 114 geleitet wird, wird verringert, wenn der Abstand x zwischen dem Lichtemissionspunkt S und der oberen Fläche der reflektierenden Elektrode 111 kürzer wird. Auf diese Weise verschlechtert sich in der organischen EL-Vorrichtung 100, die die in 6 gezeigten Auslegungen aufweist, die Lichtemissionseffizienz aufgrund der Oberflächenplasmone, und insbesondere fängt die Lichtemissionseffizienz an, sich zu verschlechtern, wenn der Abstand x 300 nm oder weniger beträgt. Anders ausgedrückt werden die Wirkungen von Oberflächenplasmonen spürbar, wenn der Abstand x 300 nm oder weniger beträgt.
Angesichts dessen ist in der organischen EL-Vorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, zwischen dem Lichtemissionspunkt (zentrale Lichtemissionsposition) S und der reflektierenden Elektrode 11, das heißt, zwischen der Licht emittierenden Schicht und der reflektierenden Elektrode 11, vorgesehen, um einen solchen von Oberflächenplasmonen bewirkten Verlust zu verringern. Durch Vorsehen der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex auf die oben beschriebene Weise kann das elektrische Feld, das sich aufgrund der Lichtinterferenzwirkung durch die Metallfläche ausbreitet, verringert werden, und somit kann das Binden des Lichts, das an der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird, an die Oberflächenplasmone unterdrückt werden. Damit kann die Lichtemissionseffizienz der organischen EL-Vorrichtung verbessert werden.
Hier wird die Beziehung zwischen dem Brechungsindex der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex und der Lichtemissionseffizienz der organischen EL-Vorrichtung anhand von 2 beschrieben. 2 ist ein Diagramm mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und dem Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nach Ausführungsform 1 und zeigt das Ergebnis der Berechnung der Abhängigkeit der Lichtemissionseffizienz vom Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex bei der in 1 gezeigten Auslegung. Es sei darauf hingewiesen, dass 2 das Ergebnis der Berechnung zeigt, wenn bei der in 1 gezeigten Auslegung die Lichtemissions-Wellenlänge 520 nm beträgt, der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht 1,75 beträgt, die reflektierende Elektrode 11 Aluminium (Brechungsindex 1 + 6i) umfasst, die Position des Lichtemissionspunkts (zentrale Lichtemissionsposition) S x = 60 nm erfüllt und die Dicke (d) der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex 50 nm beträgt. Weiterhin wird zum Verifizieren der Abhängigkeit über einen großen Bereich von Brechungsindizes eine Berechnung durchgeführt, wobei der Brechungsindex von 1 zu 8 verändert wird. Desweiteren wird, da die Bindung an Oberflächenplasmone in Abhängigkeit von der Orientierung der Licht emittierenden Moleküle unterschiedlich ist, die Berechnung für jedes der Licht emittierenden Moleküle in einer horizontalen Richtung (xy-Richtung) (durchgezogene Linie in der Figur) und der Licht emittierenden Moleküle in der vertikalen Richtung (z-Richtung) (gestrichelte Linie in der Figur) relativ zu der oberen Fläche der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex durchgeführt.
Wie in 2 zu sehen ist, wird eine Interferenzwirkung gezeigt, bei der die Lichtemissionseffizienz vom Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex abhängig ist, eine Lichtemissionseffizienz, die innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Brechungsindizes in Intervallen hoch ist, kann erhalten werden, und der Zustand der Unterdrückung von Oberflächenplasmonen schwankt. Wenn der Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex 2 oder weniger beträgt, zeigt sich z. B. in dem Fall, in dem die Bindung sowohl der Licht emittierenden Moleküle in der horizontalen Richtung als auch der Licht emittierenden Moleküle in der vertikalen Richtung an Oberflächenplasmone unterdrückt werden kann, dass der Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex in einer Region liegt, die kleiner ist als der Brechungsindex (1,75) der Licht emittierenden Schicht.
Auf diese Weise haben die Erfinder festgestellt, dass die Lichtemissionseffizienz vom Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex abhängig ist, und waren in der Lage, die Idee zu konzipieren, dass die Wirkungen von Oberflächenplasmonen unterdrückt werden können und dadurch die Lichtemissionseffizienz durch Vorsehen der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht zu verbessern.
Es sei darauf hingewiesen, dass es gemäß 2 eine Region gibt, in der eine hohe Lichtemissionseffizienz selbst dann erhalten werden kann, wenn der Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex größer als 2 ist. Bei typischen organischen EL-Vorrichtungs-Materialien ist das Erhalten eines hohen Brechungsindex jedoch schwierig. Andererseits können durch Ausführen einer Molekülausführung, die Bindungen mit niedriger Polarisierbarkeit erhöht, das Molekülvolumen erhöht und so weiter, Moleküle realisiert werden, die einen niedrigen Brechungsindex besitzen. Beispielsweise kann der Brechungsindex durch Zuführen eines Materials mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. Fluor, in das Molekül verringert werden. Auf diese Weise kann die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex auch unter Verwendung eines Materials, das eine Molekülausführung wie die oben beschriebene aufweist, als das Material der bereits vorhandenen Trägerinjektionsschicht oder der Trägertransportschicht ausgebildet werden.
Als Nächstes werden die Ergebnisse einer detaillierten Untersuchung der Beziehung zwischen der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex und der Lichtemissionseffizienz, wenn sich der Lichtemissionspunkt S, die Dicke d der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und die Phasendifferenz, die nach dem Zuführen der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex hervorgerufen wird, verändert haben, anhand von 3A bis 3C beschrieben. 3A bis 3C sind Diagramme mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex in der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 hervorgerufen wird. 3A zeigt die Berechnungsergebnisse für den Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 30 nm erfüllt, 3B zeigt die Berechnungsergebnisse für den Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 60 nm erfüllt, und 3C zeigt die Berechnungsergebnisse für den Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 100 nm erfüllt.
Es sei darauf hingewiesen, dass in jeder dieser Figuren die horizontale Achse die Phasendifferenz darstellt, die vertikale Achse die Lichtemissionseffizienz darstellt und die Berechnung unter der Annahme durchgeführt wird, dass bei der Auslegung in 1 die Lichtemissions-Wellenlänge 520 nm beträgt, der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht 1,75 beträgt, die reflektierende Elektrode 11 Aluminium (Brechungsindex 1 + 6i) umfasst, während sich die Dicke d der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex in einem Bereich von 10 nm < d < 50 nm verändert und sich die Brechungsindex-Differenz Δn innerhalb eines Bereichs von –0,75 < Δn < 0,75 verändert. Weiterhin wird angenommen, dass die Phasendifferenz Δn × d/λ erfüllt und Δn die Differenz zwischen den Brechungsindizes der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz genommen wird, darstellt (Brechungsindex-Differenz: Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex – Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht).
Wie in 3A bis 3C gezeigt ist, steigt die Lichtemissionseffizienz, wenn der Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex niedriger ist als der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht (d. h. wenn Δn ein negativer Wert ist).
Beispielsweise beträgt in dem Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 30 nm erfüllt, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nicht vorgesehen ist, ungefähr 0,5, wie in 7 gezeigt ist. Wie in 3A gezeigt ist, verbessert sich jedoch dadurch, dass die Brechungsindex-Differenz Δn zu einem negativen Wert gemacht wird, das heißt, dadurch, dass der Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex niedriger gemacht wird als der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex vorgesehen ist, über 0,5 hinaus.
Weiterhin beträgt in dem Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 60 nm erfüllt, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nicht vorgesehen ist, ungefähr 0,65, wie in 7 gezeigt ist. Wie in 3B gezeigt ist, verbessert sich jedoch dadurch, dass die Brechungsindex-Differenz Δn zu einem negativen Wert gemacht wird, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex vorgesehen ist, über 0,65 hinaus.
Weiterhin beträgt in dem Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 100 nm erfüllt, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nicht vorgesehen ist, ungefähr 0,7, wie in 7 gezeigt ist. Wie in 3C gezeigt ist, verbessert sich jedoch dadurch, dass die Brechungsindex-Differenz Δn zu einem negativen Wert gemacht wird, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex vorgesehen ist, über 0,7 hinaus.
Auf diese Weise kann durch Einstellen der Phasendifferenz (Δn × d/λ) der Schicht 15 mit einem niedrigen Referenzindex³ auf höchstens 0 die Lichtemissionseffizienz verbessert werden.
Weiterhin wird bevorzugt, dass die Lichtemissionseffizienz 80% oder höher ist. Der Grund dafür ist, dass es dann, wenn die organische EL-Vorrichtung als ein Produkt betrachtet wird, möglich ist, dem Wettbewerbsdruck auf dem Markt standzuhalten, wenn die Lichtemissionseffizienz diejenige bestehender Vorrichtungen übersteigt, und das Maß für die Lichtemissionseffizienz in diesem Fall beträgt 80%. Beispielsweise muss in dem Fall von Beleuchtungseinrichtungen ein organisches EL-Licht die Effizienz eines Fluoreszenzlichts übersteigen. Bei Fluoreszenzlicht wird eine Vorrichtungs-Energieeffizienz von ungefähr 40% realisiert. Bei der organischen EL-Vorrichtung gibt es mindestens einen Verlust von ungefähr 50% aufgrund von Verlusten, die auf interne Quanteneffizienz und Totalreflexion zurückzuführen sind, und somit ist es hinsichtlich des Übersteigens von 40% bei der Energieeffizienz wünschenswert, dass die Lichtemissionseffizienz, die durch einen plasmonbasierten Verlust bestimmt wird, 80% oder mehr beträgt.
Auf der Basis von 3A bis 3C besteht die Voraussetzung für das Einstellen der Lichtemissionseffizienz auf 80% oder mehr in sämtlichen Fällen, die in den Figuren gezeigt sind, darin, dass die Phasendifferenz höchstens minus 0,009 beträgt. Daher wird bevorzugt, dass die Phasendifferenz (Δn × d/λ) der Schicht 15 mit einem niedrigen Referenzindex⁴ auf höchstens –0,009 eingestellt wird.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung 1 nach dieser Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. Zuerst wird die reflektierende Elektrode 11, die Al umfasst, über einem (in der Figur nicht gezeigten) Substrat ausgebildet (Ausbildungsprozess für die reflektierende Elektrode). Als Nächstes wird die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die ein den Brechungsindex verringerndes Material, wie z. B. Nanopartikel, aufweist, über der reflektierenden Elektrode 11 ausgebildet (Ausbildungsprozess für die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex). Bei diesem Prozess wird die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex durch Einmischen von Nanopartikel in ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, ausgebildet. Als Nächstes wird die organische Schicht 12, die eine Vielzahl von Schichten einschließlich einer Licht emittierenden Schicht umfasst, über der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex ausgebildet (Ausbildungsprozess für die organische Schicht). Als Nächstes wird die transparente Elektrode 13 über der organischen Schicht 12 ausgebildet (Ausbildungsprozess für die transparente Elektrode). Anschließend wird das transparente Substrat 14 über der transparenten Elektrode 13 vorgesehen. Dadurch kann die EL-Vorrichtung 1 hergestellt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass als das Material jedes Bauelements in der organischen EL-Vorrichtung 1 die zuvor beschriebenen Materialien gegebenenfalls verwendet werden können.
Modifikation 1 von Ausführungsform 1
Als Nächstes wird eine organische EL-Vorrichtung nach Modifikation 1 von Ausführungsform 1 beschrieben. Da die organische EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation die gleiche grundlegende Auslegung aufweist wie die organische EL-Vorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, werden nachstehend die Unterschiede zwischen den zwei Vorrichtungen beschrieben.
Die organische EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation und die organische EL-Vorrichtung 1 nach Ausführungsform 1, die oben beschrieben ist, unterscheiden sich hinsichtlich der Auslegung der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex. Während insbesondere die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex der Ausführungsform 1, die oben beschrieben ist, durch Einmischen eines den Brechungsindex verringernden Materials, wie z. B. Nanopartikel, in ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, ausgebildet wird, ist die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nach dieser Modifikation aus einem gestapelten Film aus einer Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex (Nanopartikelschicht), die ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. Nanopartikel, umfasst, und einer Funktionsschicht, die über der Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex (Nanopartikelschicht) gestapelt ist und ein Material umfasst, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, ausgeführt. Auf diese Weise wird bei dieser Modifikation die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, durch Stapeln einer Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. der Nanopartikelschicht, und der Funktionsschicht, die eine Trägertransportschicht oder eine Trägerinjektionsschicht ist, welche ein gemeinsames Material umfassen, ausgeführt.
Weiterhin unterscheiden sich ein Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation und das Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung 1 nach Ausführungsform 1, das oben beschrieben ist, hinsichtlich des Ausbildungsprozesses für die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex. Insbesondere umfasst der Ausbildungsprozess für die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex bei dieser Modifikation einen Prozess des Ausbildens einer Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex (Nanopartikelschicht), die ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. Nanopartikel umfasst, und einen Prozess des Ausbildens einer Funktionsschicht, die ein Material umfasst, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, über der Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex. Anders ausgedrückt werden die Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex, die ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex umfasst, und die Funktionsschicht, die eine Trägertransportschicht oder eine Trägerinjektionsschicht ist, welche ein gemeinsames Material umfassen, separat ausgebildet.
Die organische EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation, die auf die oben beschriebene Weise ausgelegt ist, ist in der Lage, die gleiche vorteilhafte Wirkung zu bieten wie die organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 und ist somit in der Lage, die Wirkungen von Oberflächenplasmonen zu unterdrücken und dadurch die Lichtemissionseffizienz zu verbessern.
Weiterhin wird zwar durch das Ausbilden der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex unter Anwendung des Verfahrens nach dieser Modifikation der Freiheitsgrad des Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex verringert, das Auftreten von Kurschlüssen und dunklen Flecken, für die Nanopartikel ein Faktor sind, kann jedoch im Vergleich zu dem Verfahren nach Ausführungsform 1 verringert werden. Weiterhin kann bei dieser Modifikation der Film-Ausbildungsprozess für eine gemeinsame Funktionsschicht (Elektronentransportmaterial, Lochtransportmaterial oder dergleichen) angewendet werden, und ein Trockenprozess, wie z. B. Aufdampfen, Übertragen oder dergleichen, oder ein Auftragprozess, wie z. B. Rotationsbeschichten, Sprühbeschichten, Farbbeschichten, Tiefdrucken oder dergleichen, können auf einfache Weise angewendet werden.
Modifikation 2 von Ausführungsform 1
Als Nächstes wird eine organische EL-Vorrichtung nach Modifikation 2 von Ausführungsform 1 beschrieben. Da die organische EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation die gleiche grundlegende Auslegung aufweist wie die organische EL-Vorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, werden die Unterschiede zwischen den zwei Vorrichtungen nachstehend beschrieben.
Die organische EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation und die organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1, die oben beschrieben ist, unterscheiden sich hinsichtlich der Auslegung der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex. Insbesondere ist die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nach dieser Modifikation aus einem gestapelten Film aus einer ersten Funktionsschicht, die ein Material umfasst, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, einer Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. einer Nanopartikelschicht, die über der ersten Funktionsschicht gestapelt ist, und einer zweiten Funktionsschicht, die über der Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex gestapelt ist und ein Material umfasst, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, ausgeführt. Anders ausgedrückt ist die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als die Licht emittierende Schicht, durch Stapeln von Schichten so, dass eine Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex (Nanopartikelschicht oder dergleichen), die ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. Nanopartikel, umfasst, zwischen den zwei Funktionsschichten angeordnet ist, von denen jede eine Trägertransportschicht oder eine Trägerinjektionsschicht ist, welche ein gemeinsames Material umfassen, ausgeführt.
Weiterhin unterscheiden sich ein Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation und das Verfahren zum Herstellen der organischen EL-Vorrichtung 1 nach Ausführungsform 1, das oben beschrieben ist, hinsichtlich des Ausbildungsprozesses für die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex. Insbesondere umfasst der Ausbildungsprozess für die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex bei dieser Modifikation einen Prozess des Ausbildens einer ersten Funktionsschicht, die ein Material umfasst, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, einen Prozess des Ausbildens einer Materialschicht mit einem niedrigen Brechungsindex, wie z. B. einer Nanopartikelschicht, über der ersten Funktionsschicht und einen Prozess des Ausbildens einer zweiten Funktionsschicht, die ein Material umfasst, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, über der Nanopartikelschicht. Anders ausgedrückt werden die Nanopartikelschicht, die ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex umfasst, und die Funktionsschichten, von denen jede eine Trägertransportschicht oder eine Trägerinjektionsschicht ist, die ein gemeinsames Material umfassen, separat ausgebildet.
Die organische EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation, die auf die oben beschriebene Weise ausgelegt ist, ist in der Lage, die gleiche vorteilhafte Wirkung zu bieten wie die organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 und ist somit in der Lage, die Wirkungen von Oberflächenplasmonen zu unterdrücken und dadurch die Lichtemissionseffizienz zu verbessern.
Weiterhin wird wie bei Modifikation 1 bei dieser Modifikation der Freiheitsgrad des Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex verringert, das Auftreten von Kurschlüssen und dunklen Flecken, für die Nanopartikel ein Faktor sind, kann jedoch im Vergleich zu dem Verfahren nach Ausführungsform 1 unterdrückt werden. Weiterhin kann wie bei Modifikation 1 bei dieser Modifikation der Film-Ausbildungsprozess für eine gemeinsame Funktionsschicht (Elektronentransportmaterial, Lochtransportmaterial oder dergleichen) angewendet werden, und ein Trockenprozess, wie z. B. Aufdampfen, Übertragen oder dergleichen, oder ein Auftragprozess, wie z. B. Rotationsbeschichten, Sprühbeschichten, Farbbeschichten, Tiefdrucken oder dergleichen, können auf einfache Weise angewendet werden.
Ausführungsform 2
Als Nächstes wird eine organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 2 beschrieben. Da die organische EL-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform die gleiche grundlegende Auslegung aufweist wie die organische EL-Vorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, werden nachstehend die Unterschiede zwischen den zwei Vorrichtungen beschrieben. Weiterhin erfolgt, da die Auslegung der organischen EL-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform die gleiche ist wie die nach Ausführungsform 1, die Beschreibung dieser Ausführungsform ebenfalls mit Bezug auf 1.
Die organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 2 und die organische EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 1 unterscheiden sich hinsichtlich des Materials der reflektierenden Elektrode 11. Während insbesondere das Material der reflektierenden Elektrode 11 nach Ausführungsform 1, die oben beschrieben ist, Aluminium (Al) umfasst, umfasst die reflektierende Elektrode 11 nach Ausführungsform 2 Silber (Ag). Es sei darauf hingewiesen, dass die Auslegungen in anderer Hinsicht als beim Material der reflektierenden Elektrode 11 die gleichen sind wie bei Ausführungsform 1. Weiterhin kann die organische EL-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie bei Ausführungsform 1 hergestellt werden.
Die Wirkungen von Oberflächenplasmonen auf die organische EL-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform werden nachstehend beschrieben. Zuerst wird wie bei Ausführungsform 1 der Fall, bei dem Ag als das Material der reflektierenden Elektrode 111 in der organischen EL-Vorrichtung 100, die in 6 gezeigt ist, verwendet wird, anhand von 8 beschrieben. 8 ist ein Diagramm mit Darstellung der Ergebnisse der Berechnung der Abhängigkeit der Lichtemissionseffizienz von einem Abstand x zwischen einem Lichtemissionspunkt (zentrale Lichtemissionsposition) S und einer reflektierenden Ag-Elektrode.
Wie in 8 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass die Lichtemissionseffizienz niedriger wird, wenn der Abstand x zwischen der Lichtemissionsposition S und der oberen Fläche der reflektierenden Elektrode 111 kürzer wird. Der Grund dafür ist das Licht, das erzeugt wird, wenn sich die Träger aneinander binden, Licht, das in Richtung der reflektierenden Elektrode 111 geleitet wird, bindet sich an Oberflächenplasmone, und der Prozentsatz des sich fortpflanzenden Lichts, das in Richtung der Seite des transparenten Substrats 114 geleitet wird, wird verringert, wenn der Abstand x zwischen der Lichtemissionsposition S und der oberen Fläche der reflektierenden Elektrode 111 kürzer wird. Auf diese Weise verschlechtert sich selbst in der organischen EL-Vorrichtung 100, bei der die reflektierende Elektrode 111 Ag umfasst, die Lichtemissionseffizienz aufgrund der Oberflächenplasmone, und insbesondere fängt die Lichtemissionseffizienz an, sich zu verschlechtern, wenn der Abstand x 300 nm oder weniger beträgt. Anders ausgedrückt werden selbst in dem Fall, in dem die reflektierende Elektrode 111 Ag umfasst, die Wirkungen von Oberflächenplasmonen spürbar, wenn der Abstand x 300 nm oder weniger beträgt.
Somit ist bei dieser Ausführungsform die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex in der gleichen Weise wie bei Ausführungsform 1 ebenfalls zwischen der Licht emittierenden Schicht und der reflektierenden Elektrode vorgesehen, um einen von Oberflächenplasmonen hervorgerufenen Verlust zu verringern. Dadurch kann die Lichtemissionseffizienz der organischen EL-Vorrichtung verbessert werden.
Hier werden die Ergebnisse einer detaillierten Untersuchung der Beziehung zwischen der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex und der Lichtemissionseffizienz, wenn sich der Lichtemissionspunkt S, die Dicke d der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und die Phasendifferenz verändert haben, anhand von 4A bis 4C beschrieben. 4A bis 4C sind Diagramme mit Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtemissionseffizienz und der Phasendifferenz, die von der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex in der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsform 2 hervorgerufen wird. 4A zeigt die Berechnungsergebnisse für den Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 30 nm erfüllt, 4B zeigt die Berechnungsergebnisse für den Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 60 nm erfüllt, und 4C zeigt die Berechnungsergebnisse für den Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 100 nm erfüllt.
Es sei darauf hingewiesen, dass in jeder dieser Figuren die horizontale Achse die Phasendifferenz darstellt, die vertikale Achse die Lichtemissionseffizienz darstellt und die Berechnung unter der Annahme durchgeführt wird, dass bei der Auslegung in 1 die Lichtemissions-Wellenlänge 520 nm beträgt, der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht 1,75 beträgt, die reflektierende Elektrode 11 Silber umfasst und sich die Dicke d der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex in einem Bereich von 10 nm < d < 50 nm verändert und sich die Brechungsindex-Differenz Δn innerhalb eines Bereichs von –0,75 < Δn < 0,75 verändert. Weiterhin wird wie bei Ausführungsform 1 angenommen, dass die Phasendifferenz Δn × d/λ erfüllt und Δn die Differenz zwischen den Brechungsindizes der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex (Phasensteuerungsschicht) und der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz genommen wird, darstellt.
Wie in 4A bis 4C gezeigt ist, steigt die Lichtemissionseffizienz, wenn der Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex niedriger ist als der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht (wenn Δn ein negativer Wert ist).
Beispielsweise beträgt in dem Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 30 nm erfüllt, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nicht vorgesehen ist, ungefähr 0,4, wie in 8 gezeigt ist. Wie in 4A gezeigt ist, verbessert sich jedoch dadurch, dass die Brechungsindex-Differenz Δn zu einem negativen Wert gemacht wird, das heißt, dadurch, dass der Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex niedriger gemacht wird als der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex vorgesehen ist, über 0,4 hinaus.
Weiterhin beträgt in dem Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 100 nm⁵ erfüllt, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nicht vorgesehen ist, ungefähr 0,55, wie in 8 gezeigt ist. Wie in 4B gezeigt ist, verbessert sich jedoch dadurch, dass die Brechungsindex-Differenz Δn zu einem negativen Wert gemacht wird, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex vorgesehen ist, über 0,55 hinaus.
Weiterhin beträgt in dem Fall, in dem der Lichtemissionspunkt S x = 100 nm erfüllt, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nicht vorgesehen ist, ungefähr 0,68, wie in 8 gezeigt ist. Wie in 4C gezeigt ist, verbessert sich jedoch dadurch, dass die Brechungsindex-Differenz Δn zu einem negativen Wert gemacht wird, die Lichtemissionseffizienz dann, wenn die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex vorgesehen ist, über 0,68 hinaus.
Auf diese Weise kann durch gleiches Einstellen der Phasendifferenz (Δn × d/λ) der Schicht 15 mit einem niedrigen Referenzindex⁶ auf höchstens 0 bei dieser Ausführungsform die Lichtemissionseffizienz verbessert werden.
Weiterhin wird, wie vorstehend beschrieben ist, bevorzugt, dass die Lichtemissionseffizienz 80% oder höher ist. Auf der Basis von 4A bis 4C besteht die Voraussetzung für das Einstellen der Lichtemissionseffizienz auf 80% oder mehr in sämtlichen Fällen, die in den Figuren gezeigt sind, darin, dass die Phasendifferenz höchstens minus 0,02 beträgt. Daher wird dann, wenn die reflektierende Elektrode 11 Ag umfasst, bevorzugt, dass die Phasendifferenz (Δn × d/λ) der Schicht 15 mit einem niedrigen Referenzindex⁷ auf höchstens –0,02 eingestellt wird.
Modifikationen
Modifikationen der organischen EL-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform werden nachstehend beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Auslegung nach diesen Modifikationen auch auf jede der oben beschriebenen Ausführungsformen 1 oder 2 anwendbar ist.
Modifikation 1
Zuerst wird eine organische EL-Vorrichtung 1A nach Modifikation 1 anhand von 5 beschrieben. 5 ist eine Querschnittansicht einer Auslegung einer organischen EL-Vorrichtung nach Modifikation 1.
Die organischen EL-Vorrichtungen nach Ausführungsformen 1 und 2 und die EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation unterscheiden sich hinsichtlich der Position der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex. Während die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex in der organischen EL-Vorrichtung nach Ausführungsformen 1 und 2 zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der organischen Schicht 12 vorgesehen ist, ist die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex bei dieser Modifikation zwischen zwei organischen Schichten vorgesehen.
Insbesondere ist, wie in 5 gezeigt ist, die organische EL-Vorrichtung 1A nach dieser Modifikation durch Stapeln der reflektierenden Elektrode 11, einer organischen Schicht (erste organische Schicht) 12A, der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex, der organischen Schicht (zweite organische Schicht) 12, der transparenten Elektrode 13 und des transparenten Substrats 14 in der genannten Reihenfolge gebildet. Weiterhin ist bei dieser Modifikation die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der ersten organischen Schicht (organische Schicht 12A) auf der Seite der reflektierenden Elektrode 11 und der zweiten organischen Schicht (organische Schicht 12) auf der Seite der transparenten Elektrode 13 vorgesehen.
Anders ausgedrückt ist im Vergleich zu Ausführungsformen 1 und 2 bei der organischen EL-Vorrichtung 1A nach dieser Modifikation die organische Schicht 12A zusätzlich zwischen der reflektierenden Elektrode 11 und der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex vorgesehen. Die organische Schicht 12A ist aus einer Trägertransportschicht, die Elektronen oder Löcher transportiert, oder einer Trägerinjektionsschicht, die Elektronen oder Löcher injiziert, ausgeführt und weist keine Licht emittierende Schicht auf. Da die reflektierende Elektrode 11 nach dieser Modifikation eine Kathode ist, ist die organische Schicht 12A aus einer von einer Elektrodeninjektionsschicht⁸ und einer Elektrodentransportschicht⁹ oder aus beiden ausgeführt. Es sei darauf hingewiesen, dass als das Material der organischen Schicht 12A das oben beschriebene Material der Trägertransportschicht oder der Trägerinjektionsschicht verwendet werden kann.
Wie oben beschrieben ist, ist die organische EL-Vorrichtung 1A nach dieser Modifikation in der Lage, die gleiche vorteilhafte Wirkung zu bieten wie diejenige nach Ausführungsformen 1 und 2 und ist in der Lage, die Wirkungen von Oberflächenplasmonen unter Verwendung der Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex zu unterdrücken und dadurch die Lichtemissionseffizienz zu verbessern. Weiterhin wird bestätigt, dass ungefähr die gleichen vorteilhaften Ergebnisse erhalten werden können, und zwar unabhängig von dem Ort, an dem die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen dem Lichtemissionspunkt S und der reflektierenden Elektrode 11 angeordnet ist. Daher kann die Schicht 15 mit einem niedrigen Brechungsindex z. B. so angeordnet sein, dass sie mit der Licht emittierenden Schicht in Kontakt kommt, und kann so angeordnet sein, dass sie mit der reflektierenden Elektrode 11 in Kontakt kommt.
Modifikation 2
Als Nächstes wird eine organische EL-Vorrichtung nach Modifikation 2 beschrieben.
Bei der organischen EL-Vorrichtung gibt es neben dem Verlust, der von Oberflächenplasmonen hervorgerufen wird, einen Totalreflexionsverlust in einer Grenzfläche, in der sich der Brechungsindex verändert, und dies wird zu einem Faktor, der die Effizienz der Vorrichtung wesentlich verringert. Angesichts dessen kann eine Lichtextraktionsstruktur, wie z. B. ein Beugungsgitter, eine Licht diffundierende Schicht, eine Mikrolinse, eine Pyramidenstruktur oder dergleichen in der oben beschriebenen organischen EL-Vorrichtung vorgesehen sein. Als Positionen einer solchen Lichtextraktionsstruktur gibt es z. B. die Grenzfläche zwischen dem transparenten Substrat 14 und der Luftschicht, die Grenzfläche zwischen dem transparenten Substrat 14 und der transparenten Elektrode 13 und so weiter. Weiterhin können solche Lichtextraktionsstrukturen als eine von den jeweiligen Bauelementen der in 1 gezeigten organischen EL-Vorrichtung getrennte Struktur und so weiter vorgesehen sein und können als eine teilweise integrierte Konfiguration der jeweiligen Bauelemente ausgebildet sein.
Wie oben beschrieben ist, kann, da die organische EL-Vorrichtung nach dieser Modifikation in der Lage ist, die Lichtextraktionswirkung mittels der Lichtextraktionsstruktur zu verbessern, die Lichtemissionseffizienz im Vergleich zu Ausführungsformen 1 und 2 weiter verbessert werden.
Weitere Modifikationen
Obwohl bisher organische EL-Vorrichtungen und Herstellverfahren für dieselben anhand der Ausführungsformen und Modifikationen beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen und Modifikationen beschränkt. Beispielsweise sind Formen, die durch Durchführen verschiedener Modifikationen an den jeweiligen Ausführungsformen und Modifikationen, welche von einem Kenner der Technik konzipiert worden sind, erhalten werden, sowie Formen, die durch willkürliches Kombinieren der Bauelemente und Funktionen bei den jeweiligen Ausführungsformen und Modifikationen realisiert werden, ohne dass dadurch vom Umfang der Lehren der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, in der vorliegenden Erfindung enthalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Organische EL-Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung können in großem Umfang in Licht emittierenden Einrichtungen und dergleichen verwendet werden, wie z. B. Hintergrundbeleuchtungen für Flachbildschirme und Flüssigkristallbildschirmeinrichtungen sowie als Lichtquellen zur Beleuchtung.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 100: Organische EL-Vorrichtung
11, 111: Reflektierende Elektrode
12, 12A, 112: Organische Schicht
13, 113: Transparente Elektrode
14, 114: Transparentes Substrat
15: Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex

Claims

Organische Elektrolumineszenz-(EL-)Vorrichtung, die umfasst: eine reflektierende Elektrode; eine transparente Elektrode gegenüber der reflektierenden Elektrode; eine Licht emittierende Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der transparenten Elektrode; und eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, ein Abstand zwischen einer oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und einer zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die reflektierende Elektrode Al umfasst, und Δn × d/λ ≤ –0,009 erfüllt ist, wobei: λ eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge des Lichts darstellt, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird; Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und dem Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz verwendet wird, darstellt; und d eine Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex darstellt.
Organische Elektrolumineszenz-(EL-)Vorrichtung, die umfasst: eine reflektierende Elektrode; eine transparente Elektrode gegenüber der reflektierenden Elektrode; eine Licht emittierende Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der transparenten Elektrode; und eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, ein Abstand zwischen einer oberen Fläche der reflektierenden Elektrode und einer zentralen Lichtemissionsposition der Licht emittierenden Schicht 300 nm oder weniger beträgt, die reflektierende Elektrode Ag umfasst, und Δn × d/λ ≤ –0,02 erfüllt ist, wobei: λ eine zentrale Lichtemissions-Wellenlänge des Lichts darstellt, das in der Licht emittierenden Schicht erzeugt wird; Δn eine Differenz zwischen dem Brechungsindex der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und dem Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht, wenn der Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht als Referenz verwendet wird, darstellt; und d eine Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex darstellt.
Organische EL-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner umfasst: eine organische Schicht zwischen der reflektierenden Elektrode und der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex, wobei die organische Schicht eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex mit der Licht emittierenden Schicht in Kontakt steht.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eines der folgenden in einer Grenzfläche umfasst, an der sich ein Brechungsindex in der organischen EL-Vorrichtung verändert: ein Beugungsgitter; eine Licht diffundierende Schicht; eine Mikrolinse; und eine Pyramidenstruktur.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex umfasst (i) ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, und (ii) Nanopartikel, die in das Material eingemischt sind.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex aufweist: eine Nanopartikelschicht, die Nanopartikel umfasst; und eine Funktionsschicht über der Nanopartikelschicht, wobei die Funktionsschicht ein Material umfasst, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex aufweist: zwei Funktionsschichten, die jeweils eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzen; und eine Nanopartikelschicht zwischen den zwei Funktionsschichten, wobei die Nanopartikelschicht Nanopartikel umfasst.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Nanopartikel eine Korngröße besitzen, die kleiner als die oder gleich der Dicke der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex ist.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Nanopartikel poröse Partikel sind.
Organische EL-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Nanopartikel einen Brechungsindex von 1,5 oder weniger besitzen.
Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenz-(EL-)Vorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden einer reflektierenden Elektrode; Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex über der reflektierenden Elektrode, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex Nanopartikel umfasst; Ausbilden einer Licht emittierenden Schicht über der Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex; und Ausbilden einer transparenten Elektrode über der Licht emittierenden Schicht, wobei die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt und einen Brechungsindex besitzt, der niedriger ist als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht.
Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei beim Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex die Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex durch Einmischen der Nanopartikel in ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, ausgebildet wird.
Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex umfasst: Ausbilden einer Nanopartikelschicht, welche die Nanopartikel umfasst; und Ausbilden einer Funktionsschicht, die ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer organischen EL-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Ausbilden einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex umfasst: Ausbilden einer ersten Funktionsschicht, die ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, umfasst; Ausbilden einer Nanopartikelschicht über der ersten Funktionsschicht, wobei die Nanopartikelschicht die Nanopartikel umfasst; und Ausbilden einer zweiten Funktionsschicht über der Nanopartikelschicht, wobei die zweite Funktionsschicht ein Material, das eine Funktion des Transportierens oder Injizierens von Elektronen oder Löchern besitzt, umfasst.