DE102006010915A1 - Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung mit organischen Schichten - Google Patents

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Karsten Dipl.-Phys. Fehse
Karsten Dr. Walzer
Martin Dr. Pfeiffer
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Abstract

Die Erfindung betrifft elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtungen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie mindestens eine Schicht zur gezielten Regulierung der Ladungsträgerbalance enthalten, welche aus einer Mischung aus mindestens zwei organischen Ladungsträgertransportmaterialien besteht. Bevorzugt werden dabei mindestens ein Lochtransportmaterial mit mindestens einem Elektronentransportmaterial gemischt, wobei das Mischungsverhältnis so gewählt wird, dass die Transporteigenschaften für beide Ladungsträgersorten etwa gleich sind. Vorteilhafte Verwendung finden erfindungsgemäße Mischschichten als Regulierungsschichten zwischen Emitterschichten, um über die gezielte Einstellung der Ladungsträgerbalance die in einer Anwendung gewünschte Farbmischung zu erhalten. Dabei zeigen sich diese Mischschichten für praktische Anwendungen als wesentlich besser geeignet als Zwischenschichten aus Löcher- oder Elektronenblockiermaterialien. Es werden höhere Effizienzen erreicht, die Farbe kann über einen weiteren Bereich variiert werden und die Farbkoordinaten sind stabiler gegenüber Änderung der Stromdichte. Die Erfindung erlaubt es weiterhin, den Austausch von Exzitonen zwischen den Emitterschichten zu blockieren, ohne den Austausch von Ladungsträgern zu unterbinden. Das gilt gleichermaßen für Singulett- und Triplett-Exzitonen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtungen mit organischen Schichten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Verwendung dieser nach Anspruch 27.
  • Die Elektrolumineszenz organischer Materialien ist seit ihrer ersten Beobachtung 1953 (Bernanose et al., J. Chim. Phys. 1953, 50, 65) zu einem intensiv bearbeiteten Forschungsgebiet geworden. Die bekannten Vorteile organischer Materialien für die Lichterzeugung, wie zum Beispiel geringe Reabsorption, hohe Quantenausbeuten oder auch die Möglichkeit, durch relativ einfache Variation der Molekülstruktur das Emissionspektrum anzupassen, konnten in den letzten Jahren durch beständige Entwicklung in der Materialforschung und Umsetzung neuer Konzepte zum effektiven Injizieren und Transportieren der Ladungsträger in die aktive Emissionsschicht eines organischen Leuchtelements ausgenutzt werden. Erste Anzeigeeinrichtungen, welche auf solchen so genannten organischen Leuchtdioden basieren, haben bereits den Weg auf den Markt gefunden und organische Leuchtdioden werden in Zukunft als Konzept neben Flüssigkristallanzeigen und Anzeigen aus anorganischen Leuchtdioden fest etabliert sein. Ein weiterer Markt, welcher den organischen Leuchtdioden aufgrund ihrer speziellen Eigenschaft, Licht großflächig und homogen in den Halbraum emittieren zu können, offen steht, ist das Gebiet der Beleuchtung.
  • Stand der Technik
  • Für die Erzeugung von weißem Licht, aber auch beliebiger anderer Farben durch additive Mischung von emittiertem Licht zweier oder mehrerer einfarbiger Emitter in organischen Leuchtdioden (OLEDs) existieren bereits verschiedene Ansätze. In Stapeln verschiedenfarbiger OLEDs, sowohl horizontal, als auch vertikal angeordnet, können die einzelnen Farben durch die Regulierung des Stromflusses durch die einzelnen OLEDs einfach eingestellt werden, jedoch erfordert dies einen erhöhten Strukturierungs- und Ansteuerungsaufwand. Das Konzept der Wellenlängenkonversion, wie es in anorganischen Halbleiter-LED weit verbreitet ist, ist für organische Leuchtdioden bisher weniger geeignet, da hocheffiziente Emitter im tiefblauen oder gar ultravioletten Wellenlängenbereich noch nicht zur Verfügung stehen. Außerdem sind bereits seit längerem organische phosphoreszente Emittersysteme mit nahezu 100% Quantenausbeute und breitem Emissionsspektrum im grünen und roten Spektralbereich bekannt. Die Kombination mehrerer Emitterschichten in einer einzigen OLED erfordert den geringsten Produktionsaufwand, jedoch stellen sich besondere Herausforderungen bei der Entwicklung einer Stapelfolge, welche effizient, langzeitstabil und zuverlässig reproduzierbar ist.
  • OLEDs mit drei phosphoreszenten Emittersystemen zeigen zurzeit die höchsten Effizienzen, jedoch ist bisher wegen der Instabilität des blauen Emitters die Lebensdauer solcher Dioden für praktische Anwendungen nicht hoch genug. Rein fluoreszente OLEDs sind hingegen aus fundamentalen quantenphysikalischen Gründen auf eine Quantenausbeute von 25% beschränkt.
  • Weiterhin existieren Vorschläge zur Kombination von Fluoreszenz und Phosphoreszenz in einer OLED. Insbesondere sinnvoll ist die Kombination von fluoreszentem Blau mit phosphoreszenten grünen und roten Emittersystemen. Durch die Vermeidung der Verwendung eines instabilen phosphoreszenten blauen Emit ters ist ein Kompromiss zwischen hoher Effizienz und langer Lebensdauer möglich.
  • Für den Fall, dass das Triplettenergieniveau des blauen fluoreszenten Emitters tiefer liegt als das Triplettenergieniveau mindestens eines verwendeten phosphoreszenten Emitters, ist die Separation von Fluoreszenz und Phosphoreszenz für eine hohe Effizienz der Lichtemission erforderlich, da ansonsten die phosphoreszent rekombinierenden Triplettexzitonen durch Dexter-Energietransfer auf den nichtstrahlenden Triplettzustand des blauen Emitters übergehen und somit für die Lichtemission verloren sind.
  • Für die Erzeugung einer gewünschten Farbe der Lichtemission einer OLED durch additive Farbmischung der Emission mehrerer Emitterschichten sind die wichtigsten Einstellparameter die Schichtdicken der verschiedenen Emissionsschichten sowie die Konzentration der verschiedenen Emitter in einer gegebenenfalls vorhandenen Matrix. Jedoch reichen diese Parameter alleine oft nicht aus, um jede gewünschte Farbe bei gleichzeitig maximal möglicher Effizienz einzustellen. Aufgrund der Eigenschaft organischer Materialien, im allgemeinen stark unterschiedliche Transporteigenschaften für Elektronen und Löcher zu haben, findet der Hauptanteil der strahlenden Rekombination in den Emitterschichten meist in der Nähe der Grenzflächen zu benachbarten Schichten statt. Die Erhöhung des Anteils einer Farbe an der Gesamtemission durch Vergrößerung der Schichtdicke der entsprechenden Emissionsschicht rührt daher meist weniger von der realen Erhöhung der Emission aus dieser Schicht her, sondern vielmehr von der relativen Absenkung der Emission aus den anderen Schichten dadurch, dass weniger Ladungsträger dort ankommen. Dies ist unweigerlich verbunden mit ohmschen Verlusten und damit mit einer Verringerung der Effizienz. An Grenzflächen zwischen zwei Emitterschichten mit verschiedener Emissionsfarbe ist außerdem der Energietransfer von der höherenergetischen zur niederenergetischen Emission über Förster- bzw. Dextertransfermechanismen stark ausgeprägt und nicht zu vermeiden. Wie bereits im vorigen Abschnitt erläutert, kann dies bei der kombinierten Verwendung von fluoreszenten und phosphoreszenten Emittern zu starken Effizienzeinbußen führen. Aber selbst für den Fall, dass der Endzustand des Energietransfers strahlend ist, etwa bei der alleinigen Verwendung von phosphoreszenten Emittersystemen, führt dies dazu, dass der Anteil der höherenergetischen Emissionsfarbe stark reduziert wird, wodurch nicht mehr alle durch additive Farbmischung eigentlich erreichbaren Farben ohne Effizienzeinbußen zu erzeugen sind.
  • Die Lösung der beschriebenen Probleme liegt in der Vermeidung von direkten Grenzflächen zwischen Emitterschichten, also ihrer räumlichen Trennung durch Einfügen von Zwischenschichten. Dies ist bereits aus WO 2005/011013 A1 bekannt. Gerhard et al. schlagen darin die Verwendung von Elektronen- oder Lochblockiermaterialien als derartige Zwischenschichten vor.
  • Unsere Experimente haben jedoch überraschenderweise gezeigt, dass es Kombinationen von Emittersystemen gibt, für welche keine der in WO 2005/011013 A1 vorgeschlagenen Stapelfolgen zu einer effizienten Lichtemission bei gleichzeitig möglicher Einstellung einer gewünschten Farbe geeignet ist. Diese Einschränkung auf bestimmte Emittersysteme stellt einen großen Nachteil für die praktische Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Stapelfolgen dar, da nicht anzunehmen ist, dass die zukünftige Entwicklung neuer Materialien und Emittersysteme darauf Rücksicht nehmen wird. Es zeigen sich folgende gravierenden Nachteile bei der Verwendung von Elektron- oder Lochblockiermaterialien als Zwischenschicht zwischen zwei Emissionsschichten:
    • 1. Es zeigt sich eine oft sehr starke Abhängigkeit des Spektrums und damit der Farbkoordinaten von der Betriebsspannung der organischen Leuchtdioden.
    • 2. Mit zunehmender Zwischenschichtdicke wird die Farbbalance bei der Verwendung von Lochblockiermaterialien auf die der Anode zugewandten Seite der Zwischenschicht geschoben, bei Elektronenblockiermaterialien entsprechend auf die der Kathode zugewandten Seite. Jedoch ist selbst für geringste Zwischenschichtdicken nicht immer eine ausgewogene Farbbalance möglich. Extrem dünne Zwischenschichten sind außerdem hinsichtlich Schichtdickenschwankungen sehr empfindlich und daher nachteilig in der Fertigung.
    • 3. Die Effizienz der Lichtemission ist oft wesentlich geringer, als die durch gewichtete Mittelung der Einzeleffizienzen eigentlich zu erwartende Effizienz.
  • Aufgabenstellung
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine geeignete Anordnung zur Regulierung der Ladungsträgerbalance in organischen Lichtemissionseinrichtungen anzugeben. Diese Anordnung soll bevorzugt in organischen Lichtemissionseinrichtungen verwendet werden, welche mehr als eine Emitterschicht beinhalten, um bei freier Wahl der Emittersysteme jede beliebige Einstellung der gewünschten Emissionsfarbe innerhalb der Grenzen der additiven Farbmischung mit hoher Effizienz zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem eine Schicht zur Regulierung der Ladungsträgerbalance (Mischschicht) aus einer geeigneten Kombination von mindestens zwei organischen Materialien besteht, wobei die für die gewünschte Ladungsträgerbalance erforderlichen Transporteigenschaften der Schicht durch geeignete Wahl der Materialien sowie ihres jeweiligen Anteils an der Molekülanzahl pro Volumen der Schicht gezielt eingestellt werden kann.
  • Für den Fall, dass die Ladungsträgerbalance zwischen zwei Emitterschichten reguliert werden soll, werden bevorzugt Materialien mit großer Energiedifferenz zwischen dem höchsten besetzen Molekülorbital (HOMO) und dem tiefsten unbesetzten Molekülorbital (LUMO) verwendet, um als Barriere für die in den Emitterschichten erzeugten Exzitonen zu funktionieren. Werden phosphoreszente Emittersysteme eingesetzt, sollten die Materialien außerdem eine hohe Barriere für Triplettexzitonen bilden. Dabei ist es vorteilhaft, mindestens ein gut Löcher transportierendes mit mindestens einem gut Elektronen transportierenden Material zu kombinieren, um die Durchlässigkeit der Schicht für beide Ladungsträgersorten durch den jeweiligen Anteil der Materialien gezielt einstellen zu können.
  • Damit ergibt sich die Möglichkeit, für die Emissionsschichten beiderseits der Regulierungsschicht die Menge der Löcher und Elektronen gerade so einzustellen, dass jede der Emissionsschichten optimal mit Ladungsträgern versorgt wird und somit eine gegenüber dem regulierungsschichtfreien Aufbau deutlich erhöhte Effizienz aufweist.
  • Viele üblicherweise verwendeten gut Löcher transportierenden Materialien (hole transport materials, HTM) werden auch als Elektronenblockiermaterialien verwendet, weshalb sie ein höheres LUMO haben, als üblicherweise verwendete Elektronentransportmaterialien (electron transport materials, ETM). Entsprechend haben viele gut Elektronen transportierenden Materialien ein tiefer liegendes HOMO als viele Löchertransportmaterialien. Dadurch ist bei der Kombination eines ETM mit einem HTM die Energiedifferenz zwischen LUMO des ETM und HOMO des HTM kleiner als diejenige zwischen LUMO und HOMO beider Einzelmaterialien, was zu einer bevorzugten Bildung von Exziplexen führt, was etwa im Photolumineszenzspektrum einer solchen Mischschicht von ETM und HTM zu beobachten ist.
  • Überraschenderweise haben unsere Versuch gezeigt, dass dadurch jedoch weder der Transport von Löchern noch der von Elektronen durch eine solche Mischschicht behindert wird. Als Regulierungsschicht zwischen zwei Emitterschichten hat sich die Mischung sogar als überlegen gegenüber der alleinigen Verwendung von sowohl der Elektronenblockierschicht als auch der Löcherblockierschicht erwiesen:
    • 1. Die Emissionsfarbe ist weniger stark abhängig von der Dicke der Zwischenschicht. Die Farbe kann somit wesentlich besser und feiner eingestellt werden.
    • 2. Durch entsprechende Wahl des Mischungsverhältnisses und der Dicke der Zwischenschicht lassen sich Farben über einen viel größeren Bereich einstellen.
    • 3. Die Effizienz erhöht sich teilweise sehr deutlich.
    • 4. Die Stabilität der Emissionsfarbe gegenüber Variationen der Stromdichte und somit der Helligkeit ist wesentlich größer.
  • Diese Vorteile sind entscheidend für die praktische Anwendbarkeit der OLEDs, insbesondere in der Massenproduktion. Dort sind nicht zu vermeidende Toleranzbereiche der Schichtdicken zu berücksichtigen, in denen die Emissionsfarbe dennoch für das bloße Auge gleich bleiben soll. Durch geeignete Wahl des Mischungsverhältnisses lässt sich die Abhängigkeit der Emissionsfarbe von der Dicke der Zwischenschicht leicht an diese Toleranzbereiche anpassen. Auch die Stabilität der Emissionsfarbe bei verschiedenen Helligkeiten und natürlich nicht zuletzt die hohe Effizienz sind vorteilhafte Eigenschaften.
  • Wie bereits erwähnt, haben üblicherweise in OLEDs verwendete Elektronentransportmaterialien ein HOMO, welches höher liegt als das HOMO von üblicherweise verwendeten Lochtransportmaterialien. Umgekehrt liegt das LUMO von Lochtransportmaterialien normalerweise tiefer als das LUMO von Elektrontransportmaterialien. In der Mischschicht erwartet man daher, dass der Löchertransport über das Lochtransportmaterial nicht durch das Elektronentransportmaterial beeinflusst wird, und umgekehrt.
  • Überraschenderweise zeigen unsere Versuche jedoch, dass der Löcherstrom in Mischschichten von Löchertransport- und Elektronentransportmaterialien gegenüber dem Löcherstrom durch eine Schicht reinen Lochtransportmaterials um mehrere Größenordnungen verstärkt sein kann. Da die Mischschichten dennoch bessere Elektronentransporteigenschaften zeigen als die reine Lochtransportschicht, liegt also für den Elektronentransport eine Verbesserung im selben Maße vor. Vergleicht man in umgekehrten Fall eine Elektronen transportierende Zwischenschicht mit einer Mischschicht, so findet sich ebenfalls für beide Ladungsträgersorten eine Verbesserung des Transportes.
  • Die somit sehr guten Transporteigenschaften für beide Ladungsträgersorten führen dazu, dass der Spannungsabfall über der Mischschicht nur noch sehr gering ist oder sogar vernachlässigt werden kann. Dies ist für praktische Anwendungen sehr wichtig, da somit die Betriebsspannungen der OLEDs nicht unnötig erhöht werden und die Leistungseffizienz groß bleibt.
  • Weiterhin sind solche Schichten mit guten Leitungseigenschaften für beide Ladungsträgersorten besonders gut geeignet, um als intrinsische Schichten zwischen dotierten Ladungstransportschichten in gestapelten OLEDs eingesetzt zu werden.
    •
  • Ausführungsbeispiele
  • Die Erfindung wird im Folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Erfindungsgemäße vorteilhafte Ausgestaltungen beinhalten jeweils eine Abfolge von Schichten:
  • Ausführungsbeispiel 1:
    • 1. Transparentes Glassubstrat
    • 2. Transparente ITO-Anode
    • 3. 60 nm MeO-TPD dotiert mit 4 mol.% F4-TCNQ
    • 4. 10 nm Spiro-TAD
    • 5. 15 nm NPB dotiert mit 5 Gew.% Ir(MDQ)2(acac)
    • 6. 4 nm TCTA dotiert mit 8 Gew.% Ir(ppy)3
    • 7. 2, 3 oder 4 nm Mischschicht aus TCTA und TPBi (Gew.-verhältnis 1:1)
    • 8. 5 nm Spiro-DPVBi
    • 9. 10 nm BPhen
    • 10. 30 nm BPhen dotiert mit Cs
    • 11. 100 nm Aluminiumkathode
  • Die Bezeichnungen für die verwendeten organischen Materialien sind unten erläutert.
  • Dieses Ausführungsbeispiel wird mit OLEDs verglichen, welche anstelle der 7. Schicht eine Schicht reines TCTR, ein Elektronenblockiermaterial, bzw. eine Schicht reines TPBi, ein Löcherblockiermaterial, enthalten, wobei die Schichtdicken ebenfalls 2, 3 oder 4 nm betragen. Tabelle 1 stellt die wichtigsten Eigenschaften gegenüber. Die Effizienz ist mit der gemischten Zwischenschicht deutlich größer als sowohl mit reinem TCTA als auch mit reinem TPBi. Gleichzeitig wird eine bessere Ladungsträgerbalance zwischen den einzelnen Emitterschichten erzielt, wodurch Farbkoordinaten weiter innerhalb des durch die Farbkoordinaten der verwendeten Emitter aufgespannten Farbdreiecks erreicht werden, welche selbst bei geringsten Schichtdicken weder mit TCTA noch mit TPBi alleine erreichbar sind.
  • Für TCTA und TPBi liegt gerade der Fall vor, dass die Energiedifferenz zwischen dem LUMO von TPBi und dem HOMO von TCTA kleiner ist als die Differenz zwischen HOMO und LUMO beider Einzelmaterialien. Offensichtlich haben jedoch Exziplexe keinen Einfluss auf den Transport von Elektronen und Löchern durch die Mischschicht.
  • Wie man ebenfalls aus Tabelle 1 entnehmen kann, liegt die Schrittweite, mit der Farborte in Abhängigkeit der Dicke der Regulierungsschicht eingestellt werden können, für die gemischte Schicht zwischen derjenigen von TCTA und derjenigen von TPBi, kann also durch das Mischungsverhältnis eingestellt und somit im Hinblick auf die Produktion mit den einzuhaltenden Schichtdickentoleranzen in Übereinstimmung gebracht werden.
  • So kann beispielsweise das Mischungsverhältnis so gewählt werden, dass die Transporteigenschaften der Zwischenschicht für Elektronen und Löcher etwa gleich gut sind. Dann ist die Ladungsträgerbalance und damit auch die Emissionsfarbe nicht mehr oder nur noch sehr schwach von der Dicke der Zwischenschicht abhängig.
  • Dies wird näher erläutert in
  • Ausführungsbeispiel 2:
  • (weitgehend ambipolarer Ladungstransport durch die Zwischenschicht)
    • 1. Transparentes Glassubstrat
    • 2. Transparente ITO-Anode
    • 3. 60 nm MeO-TPD dotiert mit 4 mol.% F4-TCNQ
    • 4. 10 nm Spiro-TAD
    • 5. 5 nm TCTA dotiert mit 8 Gew.% Ir(ppy)3
    • 6. 2 oder 5 nm Mischschicht aus NPB und BAlq (Gew.-verhältnis 1:1)
    • 8. 10 nm Spiro-DPVBi
    • 9. 10 nm BPhen
    • 10. 30 nm BPhen dotiert mit Cs
    • 11. 100 nm Aluminiumkathode
  • Dieses Ausführungsbeispiel wird mit OLEDs verglichen, welche anstelle der 6. Schicht reines NPB, ein Elektronenblockiermaterial, ebenfalls 2 oder 5 nm dick, als Zwischenschicht enthalten. Außerdem haben die Vergleichs-OLEDs anstelle der 5. Schicht 20 nm NPB, dotiert mit 5 Gew.% Ir(MDQ)2(acac) als erste Emissionsschicht, was jedoch einen Vergleich der Abhängigkeit der Farbkoordinaten von der Dicke der Zwischenschicht nicht behindert. Wie aus Tabelle 2 zu entnehmen ist, ist für reines NPB die Farbverschiebung zwischen 2 und 5 nm Zwischenschichtdicke mit (Δx, Δy) = (0,23/0,10) mehr als zehnmal größer als für die Mischung von BRlq und NPB mit
    (Δx, Δy) = (0,01/0,02).
  • Ausführungsbeispiel 3:
  • (Hohe Effizienz und Stabilität der Emissionsfarbe gegen Veränderung der Helligkeit der Emission)
    • 1. Transparentes Glassubstrat
    • 2. Transparente ITO-Anode
    • 3. 60nm MeO-TPD dotiert mit 4 mol.% F4-TCNQ
    • 4. 10nm Spiro-TRD
    • 5. 20nm NPB dotiert mit 5 gew.% Ir(MDQ)2(acac)
    • 6. 2nm TCTA dotiert mit 1 gew.% Ir(ppy)3
    • 7. 2nm Mischschicht aus TCTA und TPBi, Gew.-verhältnis 2:1
    • 8. 20nm Spiro-DPVBi
    • 9. 10nm BPhen
    • 10. 30nm BPhen dotiert mit Cs
    • 11. 100nm Aluminiumkathode
  • Für dieses Ausführungsbeispiel sind in 3 Strom-Spannungskennlinien und Effizienzen gezeigt. Die CIE Farbkoordinaten liegen für eine Stromdichte von 1,2 mA/cm2, entsprechend einer Helligkeit von 100 cd/m2, bei (0,34/0,32) und für 12,5 mA/cm2, entsprechend 1000 cd/m2, bei (0,34/0,31). Damit ist die Farbverschiebung über einen weiten, für prakti sche Anwendungen relevanten Helligkeitsbereich mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar.
  • Insbesondere ist diese Farbverschiebung wesentlich geringer, als die in WO 2005/011013 A1 angegebene Änderung der Farbkoordinaten von (0,36/0,39) auf (0,33/0,36) für eine Änderung des Stromes von 1 mA auf 5 mA. Auch hier zeigt sich also eine gemischte Regulierungsschicht wesentlich einer einfachen Blockierschicht überlegen.
  • Ausführungsbeispiel 4:
    • 1. Transparentes Glassubstrat
    • 2. Transparente ITO-Anode
    • 3. 50nm MeO-TPD dotiert mit 4 mol.% F4-TCNQ
    • 4. 5nm TCTA dotiert mit 8 gew.% Ir(ppy)3
    • 5. 50nm Mischschicht aus TCTA und TPBi
    • 6. 50nm MeO-TPD dotiert mit 4 mol.% F4-TCNQ
    • 7. 40nm Goldkathode
  • Dieses Ausführungsbeispiel zeigt die Verstärkung des Löcherstromes durch Beimischung von TPBi in TCTA. Dies ist überraschend, da TPBi als Löcherblockiermaterial nur sehr schlecht Löcher leitet sowie ein tiefer liegendes HOMO als TCTA hat, weshalb eigentlich kein signifikanter Einfluss auf den Löchertransport in TCTA zu erwarten ist. In 1 sind die Strom-Spannungs-Kennlinien für reines TCTA und unterschiedlich große Beimischungen von TPBi gezeigt. Gegenüber der reinen TCTA-Schicht ist der Löcherstrom durch eine 1:1 Mischung von TCTA und TPBi über einen weiten Spannungsbereich um eine bis drei Zehnerpotenzen größer.
  • Ausführungsbeispiel 5:
    • 1. Transparentes Glassubstrat
    • 2. Transparente ITO-Anode
    • 3. 60 nm MeO-TPD dotiert mit 4 mol% FQ-TCNQ
    • 4. 10 nm NPB
    • 5. 5 nm TCTA dotiert mit 8 Gew.% Ir(ppy)3
    • 6. 3,6 oder 9 nm Mischschicht aus TCTA und TPBi (Gew.-Verhältnis 1:1)
    • 7. 10 nm Spiro-DPVBi
    • 8. 10 nm BPhen
    • 9. 30 nm BPhen dotiert mit Cs
    • 10. 100 nm Aluminiumkathode
  • Für dieses Ausführungsbeispiel sind in 2 Strom-Spannungs-Kennlinien für die verschiedenen Dicken der 6. Schicht gezeigt. Es sind mit zunehmender Dicke nur sehr gering zu höheren Spannungen verschobene Kennlinien zu beobachten. Dies ist auf die nur sehr geringen ohmschen Verluste in der gemischten Zwischenschicht aufgrund der sehr guten Transporteigenschaften der Zwischenschicht sowohl für Elektronen als auch für Löcher zurückzuführen. Im Gegensatz dazu ist die Verschiebung bei der Ersetzung der 7. Schicht durch reines CBP wesentlich größer, wie ebenfalls in 2 gezeigt ist.
  • Ausführungsbeispiel 6:
    • 1. Transparentes Glassubstrat
    • 2. Transparente ITO-Anode
    • 3. 60nm MeO-TPD dotiert mit 4 mol.% Fq-TCNQ
    • 4. 10nm Spiro-TAD
    • 5. 20nm TCTA dotiert mit 5 Gew.% Ir(MDQ)2(acac) und 8 Gew.% Ir(ppy)3
    • 6. 2nm Mischschicht aus TCTA und TPBi, Gew.-verhältnis 2:1
    • 7. 20nm Spiro-DPVBi
    • 8. 10nm BPhen
    • 9. 30nm BPhen dotiert mit Cs
    • 10. 100nm Aluminiumkathode
  • Dieses Ausführungsbeispiel nutzt die Tatsache, dass verschiedene Triplettemitter in der gleichen Matrix als koexistierende Emitter vorliegen können, was zur Einsparung einer Emitterschicht führen kann.

Claims (27)

  1. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung mit organischen Schichten aufgebracht auf einem Substrat, enthaltend – mindestens eine Licht emittierende Schicht aus organischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung mindestens eine Mischschicht aus mindestens zwei organischen Materialien enthält.
  2. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine nicht emittierende Mischschicht zwischen emittierenden Schichten angeordnet ist.
  3. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine nicht emittierende Mischschicht zur Regulierung der Ladungsträgerbalance vorgesehen ist.
  4. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine nicht emittierende Mischschicht zur Blockierung von Exzitonen aus mindestens einer angrenzenden Emissionsschicht vorgesehen ist.
  5. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tripletexzitonenenergie mindestens eines Materials in mindestens einer nicht emittierenden Mischschicht größer ist als die Tripletexzitonenenergie mindestens eines phosphoreszenten Emitters mindestens einer angrenzenden Emissionsschicht.
  6. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Singulettexzitonenenergie mindestens eines Materials in mindestens einer nicht emittierenden Mischschicht größer ist als die Singulettexzitonenenergie mindestens eines fluoreszenten Emitters mindestens einer angrenzenden Emissionsschicht.
  7. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einer der nicht emittierenden Mischschichten mindestens ein Löchertransportmaterial mit mindestens einem Elektronentransportmaterial gemischt ist.
  8. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beweglichkeit in mindestens einer der nicht emittierenden Mischschichten für mindestens eine der Ladungsträgersorten gegenüber der Beweglichkeit dieser Sorte in einer Schicht aus einem in dieser Mischschicht vorhandenen reinen Material erhöht ist.
  9. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenaffinität mindestens eines Löchertransportmaterials in mindestens einer nicht emittierenden Mischschicht höher liegt als die Elektronenaffinität mindestens eines Elektronentransportmaterials in derselben Mischschicht.
  10. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ionisationspotential mindestens eines Elektronentransportmaterials in mindestens einer Mischschicht tiefer liegt als das Ionisationspotential mindestens eines Löchertransportmaterials in derselben Mischschicht.
  11. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Löchertransportmaterialien in mindestens einer Mischschicht ein Ionisationspotential im Bereich von –4,0 eV bis –6,5 eV aufweist.
  12. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Löchertransportmaterialien aus der Materialklasse der Triarylamine, Phthalocyanine oder Spiro-Triarylamine ausgewählt ist.
  13. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Löchertransportmaterialien TCTA, NPB, CBP, TPD, Spiro-TAD, Me-NPB, TM-TPD, 4P-TPD, 4P-NPB, Spiro-TTB oder MeO-TPD ist.
  14. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Elektronentransportmaterialien in mindestens einer Mischschicht eine Elektronenaffinität im Bereich von –1,0 eV bis –4,0 eV aufweist.
  15. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Elektronentransportmaterialien aus der Materialklasse der Oxadiazole, Triazole, Quinoline, Thiophene, Azaphenanthrene, Metall-Chelat-Komplexe oder Spirophenylene ausgewählt ist.
  16. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Elektronentransportmaterialien TPBi, BAlq, Alq3, Di-POX oder BPhen ist.
  17. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der aus mindestens zwei organischen Materialien bestehende Mischschicht zwischen einer phosphoreszenten und einer fluoreszenten Emissionsschicht aufgebracht ist.
  18. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erfindungsgemäße Mischschicht zwischen einer phosphoreszenten und einer fluoreszenten Emissionsschicht aufgebracht ist, wobei mindestens eine der Emissionsschichten aus mindestens zwei verschiedenfarbig emittierenden Substanzen besteht.
  19. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erfindungsgemäße Mischschicht zwischen zwei jeweils phosphoreszenten Emissionsschichten aufgebracht ist.
  20. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erfindungsgemäße Mischschicht zwischen zwei jeweils fluoreszenten Emissionsschichten aufgebracht ist.
  21. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein phosphoreszenter Emitter in mindestens einer Emissionsschicht Iridium, Europium, Platin, Palladium, Silber, Ruthenium, Gold, Molybdän, Wolfram, Rhodium, Rhenium oder Osmium enthält.
  22. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein phosphoreszenter Emitter Ir(ppy)3, Ir(piq)3, Ir(MDQ)2(acac), oder FIrpic ist.
  23. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein fluoreszenter Emitter der Materialklasse der Anthracene, Pyrene, Metall-Chelat-Komplexe, Triarylamine, Perylene, Oligoacene, Styrylamine, Cumarine, Dicyanomethane zuzuordnen ist.
  24. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein fluoreszenter Emitter Spiro-DPVBi, DPVBi, Spiro-Anthracen, NPB, 4P-NPB, 4P-TPD, BAlq, Rubren oder Alq3 ist.
  25. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erfindungsgemäße Mischschicht in einem vertikalen Stapel mehrerer organischer Leuchtdioden zwischen mindestens zwei einzelnen Leuchtdioden aufgebracht ist.
  26. Elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung zur Emission von weißem Licht vorgesehen ist.
  27. Verwendung einer elektrolumineszenten Lichtemissionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolumineszente Lichtemissionseinrichtung zur Emission von weißem Licht verwendet wird.
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