DE102012203583B4

DE102012203583B4 - Organisches Licht emittierendes Bauelement

Info

Publication number: DE102012203583B4
Application number: DE102012203583.4A
Authority: DE
Inventors: Thilo Reusch; Daniel Steffen Setz
Original assignee: Pictiva Displays International Ltd
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: WO2013131829A1; DE102012203583A1; US10454050B2; US20150034930A1

Abstract

Organisches Licht emittierendes Bauelement, aufweisend ein transluzentes Substrat (1), auf dem eine transluzenteElektrode (3) angeordnet ist,einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf der transluzenten Elektrode (3) mit organischen funktionellen Schichten, die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) aufweisen, unddarüber eine weitere Elektrode (7),wobei die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur aufweist, die anisotrop ausgerichtet sind,wobei die anisotrop ausgerichteten Emittermoleküle Übergangsdipolmomente aufweisen, die zu mehr als 66% parallel zu einer Haupterstreckungsebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht (5) ausgerichtet sind,wobei auf der der zumindest einen Licht emittierenden Schicht (5) abgewandten Seite der transluzenten Elektrode (3) eine optische Auskoppelschicht (2) angeordnet ist,wobei alle organischen Licht emittierenden Schichten (5, 51, 52, 53) des organischen Licht emittierenden Bauelements einen Abstand von größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 70 nm zur weiteren Elektrode (7) aufweisen undwobei der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest eine organische funktionelle Schicht aufweist, die dicker als 5 nm ist und die für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist.

Description

Es wird ein organisches Licht emittierendes Bauelement angegeben.
Bei organischen Leuchtdioden (OLEDs) wird lediglich ein Teil des generierten Lichts direkt ausgekoppelt. Das restliche im aktiven Bereich erzeugte Licht verteilt sich auf verschiedene Verlustkanäle, so etwa in Licht, das im Substrat, in einer transparenten Elektrode und in organischen Schichten durch Wellenleitungseffekte geführt wird, sowie in Oberflächenplasmonen, die in einer metallischen Elektrode erzeugt werden können. Die Wellenleitungseffekte kommen insbesondere durch die Brechungsindexunterschiede an den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten und Bereichen einer OLED zustande. Typischerweise wird bei bekannten OLEDs nur etwa ein Viertel des im aktiven Bereich erzeugten Lichts in die Umgebung, also beispielsweise Luft, ausgekoppelt, während etwa 25% des erzeugten Lichts durch Wellenleitung im Substrat, etwa 20% des erzeugten Lichts durch Wellenleitung in einer transparenten Elektrode und den organischen Schichten und etwa 30% durch die Erzeugung von Oberflächenplasmonen in einer metallischen Elektrode für die Abstrahlung verloren gehen. Das in den Verlustkanälen geführte Licht kann insbesondere ohne technische Zusatzmaßnahmen nicht aus einer OLED ausgekoppelt werden.
Um die Lichtauskopplung und damit die abgestrahlte Lichtleistung zu erhöhen, sind beispielsweise Maßnahmen bekannt, das in einem Substrat geführte Licht in abgestrahltes Licht auszukoppeln. Hierzu werden beispielsweise auf der Substrataußenseite Folien mit Streupartikeln, Folien mit Oberflächenstrukturen wie etwa Mikrolinsen verwendet. Es ist auch bekannt, eine direkte Strukturierung der Substrataußenseite vorzusehen oder Streupartikel in das Substrat einzubringen. Einige dieser Ansätze, beispielsweise die Verwendung von Streufolien, werden bereits kommerziell eingesetzt und können insbesondere bei als Beleuchtungsmodule ausgeführten OLEDs bezüglich der Abstrahlfläche hochskaliert werden. Jedoch haben diese Ansätze zur Lichtauskopplung die wesentlichen Nachteile, dass die Auskoppeleffizienz auf etwa 60 bis 70% des im Substrat geleiteten Lichts begrenzt ist und dass das Erscheinungsbild der OLED wesentlich beeinflusst wird, da durch die aufgebrachten Schichten oder Filme eine milchige, diffus reflektierende Oberfläche erzeugt wird.
Es sind weiterhin Ansätze bekannt, das in organischen Schichten oder in einer transparenten Elektrode geführte Licht auszukoppeln. Diese Ansätze haben sich jedoch bisher noch nicht kommerziell in OLED-Produkten durchgesetzt. Beispielsweise wird in der Druckschrift Y. Sun, S.R. Forrest, Nature Photonics 2,483 (2008) das Ausbilden von sogenannten „low-index grids“ vorgeschlagen, wobei auf eine transparente Elektrode strukturierte Bereiche mit einem Material mit niedrigem Brechungsindex aufgebracht werden. Weiterhin ist es auch bekannt, hoch brechende Streubereiche unter einer transparenten Elektrode in einer polymeren Matrix aufzubringen, wie beispielsweise in der Druckschrift US 2007 / 0 257 608 A1 beschrieben ist. Hierbei hat die polymere Matrix in der Regel einen Brechungsindex im Bereich von n=1,5 und wird nasschemisch aufgebracht. Weiterhin sind auch so genannte Bragg-Gitter oder photonische Kristalle mit periodischen Streustrukturen mit Strukturgrößen im Wellenlängenbereich des Lichts bekannt, wie beispielsweise in den Druckschriften Ziebarth et al., Adv. Funct. Mat. 14, 451 (2004) und Do et al., Adv. Mat. 15, 1214 (2003) beschrieben sind.
Jedoch kann mit derartigen Maßnahmen der Anteil des im aktiven Bereich einer OLED erzeugten Lichts, der in Plasmonen umgewandelt wird, nicht beeinflusst oder gar ausgekoppelt werden.
Die Druckschrift JP 2006-277987 A beschreibt Simulationen von OLEDs, in die eine Vielzahl von Parametern, unter anderem auch die Lage eines emittierenden Dipolmoments zu einer reflektierenden Oberfläche, eingehen.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches Licht emittierendes Bauelement mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht anzugeben, das eine verbesserte Effizienz und Lichtauskopplung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein organisches Licht emittierendes Bauelement auf einem Substrat eine transluzente Elektrode und eine weitere Elektrode auf, zwischen denen ein organischer funktioneller Schichtenstapel angeordnet ist. Besonders bevorzugt kann die weitere Elektrode reflektierend ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass die weitere Elektrode zumindest teilweise transluzent ausgebildet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine erste Schicht, die „auf“ einer zweiten Schicht angeordnet oder aufgebracht ist, bedeuten, dass die erste Schicht unmittelbar in einem direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der zweiten Schicht angeordnet oder aufgebracht ist. Weiterhin kann auch ein mittelbarer Kontakt bezeichnet sein, bei dem weitere Schichten zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet sind.
Mit „transluzent“ wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transluzente Schicht transparent, also klar durchscheinend, oder zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass die transluzente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transluzent bezeichnete Schicht möglichst transparent ausgebildet, so dass insbesondere die Absorption von Licht so gering wie möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest eine oder mehrere organische Licht emittierende Schichten auf. Mit anderen Worten kann die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten aufweisen. Die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten sind zwischen zwei Ladungsträger leitende Schichten angeordnet, von denen eine als Löcher leitende Schicht und die andere als Elektronen leitende Schicht ausgebildet ist. Beispielsweise können auf der transluzenten Elektrode eine organische Löcher leitende Schicht, darüber die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht und über dieser eine organische Elektronen leitende Schicht angeordnet sein. Alternativ dazu kann der organische funktionelle Schichtenstapel auch eine hinsichtlich der Polarität dazu invertierte Struktur aufweisen, das bedeutet, dass in diesem Fall von der transluzenten Elektrode aus gesehen eine organische Elektronen leitenden Schicht unter der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht und eine organische Löcher leitende Schicht über der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht angeordnet sind.
Weist der organische funktionelle Schichtenstapel eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten auf, können zwischen benachbarten organischen Licht emittierenden Schichten auch weitere Ladungsträger leitende Schichten, insbesondere jeweils eine Elektronen leitende Schicht und eine Löcher leitende Schicht, angeordnet sein. Benachbarte organische Licht emittierende Schichten können dadurch insbesondere in Serie geschaltet sein. Eine solche Kombination aus benachbarten Elektronen und Löcher leitenden Schichten, zwischen denen weiterhin zusätzlich auch eine als Ladungsträgererzeugungszone fungierende undotierte Schicht angeordnet sein kann, kann auch als so genanntes „charge generation layer“ (CGL) bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat transluzent ausgebildet und die transluzente Elektrode ist zwischen dem transluzenten Substrat und dem organischen funktionellen Stapel angeordnet, sodass in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht erzeugtes Licht durch die transluzente Elektrode und das transluzente Substrat abgestrahlt werden können. Ein derartiges organisches Licht emittierendes Bauelement kann auch als so genannter „bottom emitter“ bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Substrat eines oder mehrere Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff. Besonders bevorzugt weist das Substrat Glas, beispielsweise in Form einer Glasschicht, Glasfolie oder Glasplatte, auf oder ist daraus.
Weiterhin weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht oder weisen die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur auf, die anisotrop ausgerichtet sind.
Unter einer anisotropen Molekülstruktur wird hier und im Folgenden verstanden, dass die eingesetzten Moleküle keine im Wesentlichen kugelige Molekülstruktur ausbilden, sondern eine eher langgestreckte Molekülstruktur. Um dies zu erreichen, weisen Emittermoleküle mit anisotroper Molekülstruktur insbesondere zumindest zweierlei unterschiedliche Liganden auf, beispielsweise Liganden, die sich hinsichtlich ihrer an ein Zentralatom koordinierenden Atome unterscheiden, oder weisen eine quadratisch-planare Umgebung des Zentralatoms auf.
Weiterhin liegen die Emittermoleküle der zumindest einen oder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten im Wesentlichen parallel ausgerichtet vor, insbesondere parallel zur Erstreckungsebene der zumindest einen oder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten. Insbesondere kann das bedeuten, dass die anisotropen Emittermoleküle wie weiter unten beschrieben Übergangsdipolmomente, im Folgenden auch kurz als Dipolmomente bezeichnet, aufweisen, die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht angeordnet sind. „Im Wesentlichen parallel“ kann insbesondere bedeuten, dass die Emittermoleküle und insbesondere deren Dipolmomente zu mehr als 2/3, also zu mehr als etwa 66%, parallel zur Haupterstreckungsebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht ausgerichtet sind. Im Folgenden kann mit einer Ausrichtung von „mehr als 66%“ eine Ausrichtung von mehr als 2/3 und mit einer Ausrichtung von „weniger als 33%“ eine Ausrichtung von weniger als 1/3 bezeichnet sein.
Bei einer anisotropen und insbesondere bei einer im Wesentlichen parallelen Anordnung der Emittermoleküle und insbesondere ihrer Dipolmomente können Verluste durch Plasmonenanregungen in der weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode erheblich unterdrückt werden, so dass ein Effizienzverlust der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht durch Plasmonenanregung somit zumindest teilweise vermieden werden kann, wodurch letztlich die Gesamteffizienz des organischen Licht emittierenden Bauelements deutlich steigen kann. Dementsprechend kann durch die Unterdrückung der Plasmonenanregung durch die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten der Anteil der erzeugten Strahlungsleistung beziehungsweise des erzeugten Lichts aus der oder den organischen Licht emittierenden Schichten, der in den organischen Schichten und/oder der transluzenten Elektrode durch Wellenleitungseffekte geführt wird, erhöht werden. Im Gegensatz zu Plasmonen kann dieser Anteil mithilfe einer optischen Auskoppelschicht, wie weiter unten beschrieben ist, zumindest zum Teil aus dem organischen Licht emittierenden Bauelement ausgekoppelt werden, sodass es bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement möglich ist, die durch das Substrat abgestrahlte Lichtleistung im Vergleich zu bekannten OLEDs mit typischerweise isotrop und ungerichtet angeordneten Emittermolekülen zu erhöhen.
Weiterhin weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht einen Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm und insbesondere von größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 70 nm zur weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass die zwischen der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht und der weiteren Elektrode angeordneten organischen funktionellen Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels eine Gesamtdicke von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm aufweisen.
Weist der organische funktionelle Schichtenstapel mehrere organische Licht emittierende Schichten auf, so weisen alle Licht emittierenden Schichten einen Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm und insbesondere von größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 70 nm zur weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode auf.
Damit kann der Abstand der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht oder jeder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten zur weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode kleiner oder gleich 70 nm sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die optische Länge zwischen der weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode und der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht oder zwischen der weitern, bevorzugt reflektierenden, Elektrode und jeder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten für eine Wellenlänge von 600 nm größer oder gleich dem 1,6-fachen von 20 nm und kleiner oder gleich dem 1,8-fachen von 100 nm. Die Werte 1,6 und 1,8 entsprechen dabei einem Bereich von bevorzugten Brechungsindexwerten für die organischen funktionellen Schichten.
Die Erfinder haben festgestellt, dass sich durch den hier beschriebenen Abstand der zumindest einen oder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten zur weiteren Elektrode aufgrund von Mikrokavitätseffekten, beispielsweise aufgrund des dem Fachmann bekannten sogenannten Purcell-Effekts, eine effizientere Lichterzeugung ermöglicht, wobei weiterhin die noch vorhandenen Plasmonenverlustkanäle durch die oben beschriebene anisotrope und insbesondere parallele Anordnung der Emittermoleküle unterdrückt werden.
Weiterhin ist es durch den hier beschriebenen geringen Abstand der zumindest einen oder der mehreren Licht emittierenden Schichten zur weiteren Elektrode ein organisches Licht emittierendes Bauelement zu schaffen, das eine im Vergleich zu bekannten OLEDs geringe Gesamtdicke aufweist. Bei bekannten OLEDs steigen aufgrund der größeren Dicke des organischen funktionellen Schichtenstapels die Anforderungen an die Transparenz und insbesondere auch an die Dotierung der organischen funktionellen Schichten zwischen der Licht emittierenden Schicht und der weiteren Elektrode, dass bei einer größeren Dicke noch eine ausreichenden Leitfähigkeit gewährleistet ist. Bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement ist es dadurch, dass wie oben beschrieben die zumindest eine Licht emittierende Schicht anisotrope Emittermoleküle mit einer anisotropen Orientierung aufweist, möglich, dass nur noch eine geringe Plasmonenanregung in der weiteren Elektrode stattfindet und sich der „eingesparte“ Anteil der Plasmonen gleichmäßig auf die übrigen Verlustkanäle aufteilt und somit für eine effiziente Auskopplung, sowohl ohne als auch etwa mithilfe der unten beschriebenen optischen Auskoppelschicht, zur Verfügung steht.
Die Erfinder haben festgestellt, dass sich die im Folgenden beschriebenen weiteren Ausführungsformen und Merkmale auf die Effizienz und Lichtauskopplung des hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelements mit den vorab beschriebenen Ausführungsformen und Merkmalen und insbesondere den oben beschriebenen zumindest einen Licht emittierenden Schicht auswirken können, so dass die hier beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale insbesondere auch als Aufbauregeln für eine besonders effiziente Schichtarchitektur für das organische Licht emittierenden Bauelement verstanden werden können, die sich insbesondere auch in ihrer vorteilhaften Zusammenwirkung auszeichnen können.
Weiterhin ist auf der der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht abgewandten Seite der transluzenten Elektrode eine optische Auskoppelschicht angeordnet. Insbesondere kann die optische Auskoppelschicht auf dem Substrat aufgebracht sein. Weiterhin kann auf der optischen Auskoppelschicht die transluzente Elektrode angeordnet sein.
Die optische Auskoppelschicht kann insbesondere zur so genannten internen Auskopplung geeignet und vorgesehen sein, also zur Verringerung desjenigen Teils der in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht erzeugten Strahlungsleistung beziehungsweise des dort erzeugten Lichts, das in organischen Schichten und/oder in der transluzenten Elektrode geführt wird. Besonders bevorzugt kann die optische Auskoppelschicht ein Material aufweisen, das einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 aufweist. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn der Brechungsindex der optischen Auskoppelschicht größer oder gleich 1,8 und besonders bevorzugt größer oder gleich 1,85 ist. Besonders vorteilhaft ist, wenn die optische Auskoppelschicht einen Brechungsindex aufweist, der größer oder gleich einem schichtdickengewichteten mittleren Brechungsindex der organischen funktionellen Schichten und der transluzenten Elektrode ist.
Die optische Auskoppelschicht kann beispielsweise ein so genanntes hochbrechendes Glas, also ein Glas mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1,8 und besonders bevorzugt größer oder gleich 1,85, beispielsweise mit einem Brechungsindex von 1,9, aufweisen.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die optische Auskoppelschicht ein organisches Material, insbesondere ein Polymer-basiertes Material, aufweist, das beispielsweise nasschemisch auf das Substrat aufgebracht sein kann. Beispielsweise kann die optische Auskoppelschicht hierzu eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Polycarbonat (PC), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polyurethan (PU), Polyacrylat, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Epoxid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die optische Auskoppelschicht Licht streuend. Dazu weist die optische Auskoppelschicht beispielsweise Streuzentren auf, die in einem der vorgenannten Materialien verteilt angeordnet sind. Die vorgenannten Materialien bilden dazu ein Matrixmaterial, in dem die Streuzentren eingebettet sind. Die Streuzentren können durch Bereiche und/oder Partikel mit einem höheren oder niedrigeren Brechungsindex als das Matrixmaterial ausgebildet sein. Beispielsweise können die Streuzentren durch Partikel, beispielsweise SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, oder durch Poren, die beispielsweise luftgefüllt sein können, gebildet werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das transluzente Substrat als optische Auskoppelschicht ausgebildet ist und eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transluzente Elektrode einen Brechungsindex auf, der an den Brechungsindex der organischen Schichten angepasst ist und bevorzugt dem schichtdickengewichteten Mittelwert der Brechungsindizes der organischen Schichten entspricht. Die transluzente Elektrode kann insbesondere einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 1,7 aufweisen. Als besonders vorteilhaft hat sich auch ein Brechungsindex für die transluzente Elektrode in einem Bereich von größer oder gleich 1,7 und kleiner oder gleich 2,1 erwiesen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transluzente Elektrode eine niedrige Absorption, insbesondere in einem Spektralbereich von mehr als 450 nm, beispielsweise in einem sichtbaren Spektralbereich zwischen 450 nm und 640 nm, auf. Besonders bevorzugt weist die transluzente Elektrode in einem solchen Spektralbereich einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 auf. Insbesondere sollte die Gesamttransmission der transluzenten Elektrode im sichtbaren Spektralbereich 80% nicht unterschreiten und somit größer oder gleich 80% sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die transluzente Elektrode als Anode ausgeführt und kann somit als Löcher injizierendes Material dienen. Die weitere Elektrode ist dann als Kathode ausgebildet. Alternativ dazu kann die transluzente Elektrode auch als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen injizierendes Material dienen. Die weitere Elektrode ist dann als Anode ausgebildet. Die Ausbildung der transluzenten Elektrode und der weiteren Elektrode als Anode oder Kathode richtet sich insbesondere nach dem oben beschriebenen Aufbau des organischen funktionellen Schichtenstapels.
Die transluzente Elektrode kann beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen oder aus einem transparenten leitenden Oxid bestehen. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO“) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die transluzente Elektrode ITO auf oder ist daraus. Insbesondere kann die transluzente Elektrode dabei eine Dicke von größer oder gleich 50 nm und kleiner oder gleich 200 nm aufweisen. In einem derartigen Dickenbereich liegt die Transmission im sichtbaren Spektralbereich der transluzenten Elektrode bei größer oder gleich 80% und der spezifische Widerstand p in einem Bereich von etwa 150 bis 500 µΩ·cm.
Ist die weitere Elektrode transluzent oder zumindest teilweise transluzent ausgebildet, kann sie eines oder mehrere in Verbindung mit der transluzenten Elektrode beschriebenen Merkmale aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die weitere Elektrode reflektierend ausgebildet und weist ein Metall auf, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen. Insbesondere kann die weitere reflektierende Elektrode Ag, Al oder Legierungen mit diesen aufweisen, beispielsweise Ag:Mg, Ag:Ca, Mg:Al. Alternativ oder zusätzlich kann die weitere reflektierende Elektrode auch eines der oben genannten TCO-Materialien aufweisen.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die weitere reflektierend ausgebildete Elektrode zumindest zwei oder mehr Schichten aufweist und als so genannte Bi-Layer- oder Multi-Layer-Elektrode ausgebildet ist. Beispielsweise kann die weitere reflektierende Elektrode hierzu den organischen Schichten zugewandt eine Ag-Schicht mit einer Dicke von größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 50 nm aufweisen, auf der eine Aluminiumschicht aufgebracht ist. Es ist auch möglich, dass die weitere reflektierende Elektrode alternativ zu Metall-Metall-Schichtkombinationen oder Metall-Multischichtkombinationen eine oder mehrere TCO-Schichten in Kombination mit zumindest einer Metallschicht aufweist. Beispielsweise kann die weitere reflektierende Elektrode eine Kombination aus einer TCO- und einer Silberschicht aufweisen. Es ist auch möglich, dass beispielsweise eine Metallschicht zwischen zwei TCO-Schichten angeordnet ist. In derartigen Ausführungen kann eine der Schichten oder können mehrere Schichten auch als Nukleationsschichten ausgebildet sein.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die weitere reflektierend ausgebildete Elektrode weitere optische Anpassungsschichten zur Einstellung der Reflektivität beziehungsweise des reflektierten Spektralbereichs aufweist. Derartige optische Anpassungsschichten können insbesondere bei monochromes Licht emittierenden Schichten beziehungsweise monochromes Licht abstrahlenden organischen Licht emittierenden Bauelementen von Vorteil sein. Eine optische Anpassungsschicht sollte dazu vorteilhafterweise leitfähig sein und kann beispielsweise eine oder mehrere TCO-Schichten aufweisen, die in einer Bragg-Spiegel-artigen Anordnung übereinander angeordnet sind.
Besonders bevorzugt weist die weitere reflektierend ausgebildete Elektrode eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich auf.
Die weitere reflektierend ausgebildete Elektrode kann beispielsweise mittels eines physikalischen Dampfphasen-Abscheideverfahrens („physical vapor deposition“, PVD) und/oder mittels Sputterns hergestellt werden.
Die organischen funktionellen Schichten zwischen der transluzenten Elektrode und der weiteren Elektrode können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle beziehungsweise niedermolekulare Verbindungen („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen eine oder mehrere Ladungsträger leitende Schichten, also Elektronen und/oder Löcher leitende Schichten, einen Dotierstoff auf. Der Dotierstoff bewirkt mit Vorteil eine Erhöhung der Leitfähigkeit, um die Betriebsspannung des organischen Licht emittierenden Bauelements niedrig zu halten.
Die Erfinder haben weiterhin festgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die organischen Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels, insbesondere diejenigen, die eine Dicke von größer oder gleich 5 nm aufweisen, einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 in einem Teil des sichtbaren Spektralbereichs, also für Wellenlängen von größer als 450 nm, aufweisen. Das erfindungsgemäße Bauelement enthält mindestens eine solche Schicht. Insbesondere gilt dies auch für eine Löcher leitende Schicht, die beispielsweise eine Löchertransportschicht mit einer Dicke von bis zu 350 nm aufweisen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Löcher leitende Schicht zumindest eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht oder eine Kombination dieser auf. Insbesondere kommen als Lochtransport- bzw. Lochinjektionsschicht sowohl dotierte Schichten aus molekularen Verbindungen als auch aus elektrisch leitenden Polymeren in Frage. Als Materialien insbesondere für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Weiterhin können sich beispielsweise folgende Materialien eignen: NPB (N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin, β-NPB (N,N'-Bis(naphth-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2-dimethylbenzidin, DMFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethylfluoren, DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'bis(phenyl)-9,9-dimethylfluoren), DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren), DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphth-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren), TAPC (Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan), PAPB (N, N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), TNB (N, N,N',N'-tetra-naphth-2-yl-benzidin), TiOPC (Titanoxide phthalocyanin), CuPC (Kupfer-Phthalocyanin), F4-TCNQ (2,3,5,6-Tetrafluor-7,7,8,8,-tetracyano-chinodimethan), PPDN (Pyrazino[2,3-f][1,10]phenanthrolin-2,3-dicarbonitril), MeO-TPD (N, N,N' ,N' -Tetrakis(4-methoxyphenyl)benzidin), β - NPP (N, N'-di(naphth-2-yl)-N,N'-diphenylbenzol-1,4-diamin), NTNPB (N,N'-di-phenyl-N,N'-di-[4-(N, N-di-tolyl-amino)phenyl] benzidin) und NPNPB (N,N'-di-phenyl-N,N'-di-[4-(N, N-diphenyl-amino)phenyl]benzidin), 1,4-bis(2-phenylpyrimidin-5-yl)benzen (BPPyP), 1,4-bis(2-methylpyrimidin-5-yl)benzen (BMPyP), 1,4-di(1,10-phenanthrolin-3-yl)benzen (BBCP), 2,5-di(pyridin-4-yl)pyrimidin (DPyPy), 1,4-bis(2-(pyridin-4-yl)pyrimidin-5-yl)benzen (BPyPyP), 2,2',6,6'-tetraphenyl-4,4'-bipyridin (GBPy), 1,4-di(benzo[h]chinolin-3-yl)benzol (PBAPA), 2,3,5,6-tetraphenyl-4,4'-bipyridin (TPPyPy), 1,4-bis(2,3,5,6-tetraphenylpyridin-4-yl)benzen (BTPPyP), 1,4-bis(2,6-tetrapyridinylpyridin-4-yl)benzen (BDPyPyP) oder Gemische der vorgenannten Stoffe genannt.
Als Dotierstoff kann dabei beispielsweise ein Metalloxid, eine metallorganische Verbindung, ein organisches Material oder eine Mischung daraus verwendet werden, beispielsweise WO₃, MoO₃, V₂O₅, Re₂O₇ und Re₂O₅, Di-rhodium-tetratrifluoroacetat (Rh₂(TFA)₄) oder die isoelektronische Rutheniumverbindung Ru₂(TFA)₂(CO)₂ oder ein organisches Material, das aromatische funktionelle Gruppen aufweist oder ein aromatisches organisches Materialien ist, beispielsweise aromatische Materialien mit einer ausgeprägten Anzahl von Fluor- und/oder Cyanid(CN)-Substituenten.
Niedermolekulare Verbindungen können insbesondere durch ein thermisches Verdampfen im Vakuum (vacuum thermal evaporation, VTE oder physical vapor deposition, PVD) oder aus der Flüssigphase aufgebracht werden. Polymere Materialien können beispielsweise aus der Flüssigphase aufgebracht werden oder durch Verkettung von niedermolekularen Ausgangsmaterialien auf der Oberfläche der transluzenten Elektrode gebildet werden. Ebenso ist eine Kombination von beiden Ansätzen möglich, in der auf einer Lochinjektionsschicht, die mittels eines Flüssigverfahrens aufgebracht wurde, eine dünne Schicht einer p-dotierten Lochinjektionsschicht mit einer Dicke von 10 bis 20 nm aufgedampft wird.
Die Löcher leitende Schicht weist typischerweise einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 und besonders bevorzugt in einem Bereich von größer oder gleich 1,6 und kleiner oder gleich 1,9 auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Elektronen leitende Schicht zumindest eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht oder eine Kombination dieser auf. Für die Elektronen leitende Schicht können sich beispielsweise die folgenden Materialien eignen: PBD (2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol), BCP (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin), BPhen (4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin), TAZ (3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazol), Bpy-OXD (1,3-Bis[2-(2,2'-bipyrid-6-yl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]benzol), BP-OXD-Bpy (6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-2,2'-bipyridyl), PADN (2-phenyl-9,10-di(naphth-2-yl)-anthracen), Bpy-FOXD (2,7-Bis[2-(2,2'-bipyrid-6-yl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]-9,9-dimethylfluoren), OXD-7 (1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]benzol), HNBphen (2-(naphth-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin), NBphen (2,9-Bis(naphth-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin), und 2-NPIP (1-methyl-2-(4-(naphth-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f] [1,10]phenanthrolin) sowie Gemische der vorgenannten Stoffe.
Als Dotierstoff kann dabei beispielsweise ein Alkalimetall, ein Alkalimetallsalz, ein Erdalkalimetallsalz, eine metallorganische Verbindung, eine molekulare Dotierung oder eine Mischung daraus verwendet werden, beispielsweise Li, CS₃PO₄, CS₂CO₃, ein Metallocen, also eine metallorganische Verbindung mit einem Metall M und zwei Cyclopentadienylresten (Cp) in der Form M(Cp)₂, oder ein Metall-Hydropyrimidopyrimidin-Komplex. Das Metall kann beispielsweise Wolfram, Molybdän und/oder Chrom umfassen oder sein.
Beispielsweise kann eine Elektronen leitende Schicht eine Elektronentransportschicht aufweisen, die beispielsweise 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP) oder 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (BPhen) aufweist. Dieses Material kann bevorzugt einen Dotierstoff aufweisen, der ausgewählt ist aus Li, CS₂CO₃, Cs₃Po₄ oder einer molekularen Dotierung.
Zusätzlich zur organischen Löcher leitenden Schicht und zur organischen Elektronen leitenden Schicht, zwischen den die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht beziehungsweise die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten angeordnet sind, können eine oder mehrere weitere organische Schichten im organischen funktionellen Schichtenstapel vorhanden sein. Insbesondere kann beispielsweise zwischen einer Elektronen leitenden Schicht und einer organischen Licht emittierenden Schicht eine Löcherblockierschicht angeordnet sein. Es ist auch möglich, das zwischen einer Löcher leitenden Schicht und einer organischen Licht emittierenden Schicht eine Elektronenblockierschicht angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht als Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur ein elektrolumineszierendes Material auf. Als Materialien hierzu eignen sich anisotrope Emittermaterialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht ein phosphoreszentes Emittermaterial mit anisotroper Molekülstruktur auf, das ausgewählt ist aus Iridium-Komplexen, Platin-Komplexen und Palladium-Komplexen bzw. aus Mischungen hiervon. Insbesondere die Iridium-Komplexe liefern sehr gute Quantenausbeuten, wenn sie als Emittermoleküle in organischen Licht emittierenden Vorrichtungen verwendet werden. Weiterhin liefern auch Platin- und Palladium-Komplexe sehr gute Ergebnisse, da sich diese aufgrund der meist quadratisch planaren Koordination bei Vorliegen eines entsprechenden Matrixmaterials sehr leicht zu im Wesentlichen parallel zueinander und zur Substratoberfläche ausgerichteten Molekülanordnungen abscheiden lassen. Generell sind die phosphoreszenten Emitter aber nicht auf diese Metallkomplexe beschränkt, vielmehr sind grundsätzlich auch andere Metallkomplexe wie Lanthanoid-Komplexe, beispielsweise Europium-Komplexe, oder auch Gold-, Rhenium-, Rhodium-, Ruthenium-, Osmium- oder Zink-Komplexe geeignet.
Als Emittermaterialien für die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht können insbesondere folgende Verbindungen in Betracht kommen, die ein Emissionsmaximum im blauen, grünen oder roten Spektralbereich aufweisen: Ir(ppy)₂(acac) = (Bis(2-phenylpyridin) (acetylacetonat) iridium(II)), Ir(mppy)₂(acac) = (Bis[2-(p-tolyl)pyridin] acetylacetonat)iridium(III)), Bis[1-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-isochinolin] (acetylacetonat)iridium(III), Ir(mdq)₂(acac) = (Bis(2-methyl-dibenzo[f,h]-chinoxalin) (acetylacetonat)iridium(III)), Iridium(III)-bis(dibenzo[f,h]-chinoxalin)(acetylacetonat), Ir(btp)₂(acac) = (Bis(2-benzo[b] thiophen-2-yl-pyridin) (acetylacetonat)iridium(III)), Ir(piq)₂(acac) = (Bis(1-phenylisochinolin)(acetylacetonat) iridium(III)), Ir(fliq)₂(acac)-1 = (Bis[1-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-isochinolin](acetylacetonat)iridium(III)), Hex-Ir(phq)₂(acac) = Bis[2-(4-n-hexylphenyl)chinolin] (acetylacetonat) iridium(III), Ir(flq)₂(acac)-2 = (Bis[3-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-isochinolin] (acetylacetonat) iridium(III)), Bis[2-(9,9-dibutylfluorenyl)-1-isochinolin] (acetylacetonat)iridium(III), Bis[2-(9,9-dihexylfluorenyl)-1-pyridin](acetylacetonat) iridium(III), (fbi)₂Ir(acac) = Bis(2-(9,9-diethyl-fluoren-2-yl)-1-phenyl-1H-benzo[d]i midazolato) (acetylacetonat)iridium(III), , Ir(2-phq)₂(acac) = (Bis(2-phenylchinolin)(acetylacetonat)iridium(III)), Iridium (III)-bis(2-(2'-benzothienyl) pyridinato-N,C3') (acetylacetonat), Ir(BT)₂(acac) = Bis(2-phenylbenzothiazolat) (acetylacetonat)iridium(III), (PQ)₂Ir(dpm) = Bis(2-phenylchinolin) (2,2,6,6-tetramethylheptan-3,5-dionat) iridium(III), (Piq)₂Ir(dpm) = Bis(phenylisochinolin) (2,2,6,6-tetramethylheptan-3,5-dionat)iridium(III) und Iridium(III) bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2')acetylacetonat sowie Gemische der vorgenannten Stoffe. Alternativ zu den aufgelisteten Komplexen mit Iridium können diese auch ein anderes, oben genanntes Metall, beispielsweise Platin, Palladium oder ein Lanthanoid aufweisen. Für Emittermaterialien, die im blauen Wellenlängenbereich emittieren kommen beispielsweise Carbenkomplexe des Iridiums in Betracht.
Zur Herstellung der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht können die Emittermoleküle mit der anisotropen Molekülstruktur beispielsweise unter thermodynamischer Kontrolle aufgebracht werden, wobei das Emittermaterial beispielsweise zusammen mit einem Matrixmaterial im Vakuum verdampft wird und auf eine Ladungsträger leitende Schicht, also je nach Anordnung der funktionellen Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels eine Elektronen oder Löcher leitende Schicht, abgeschieden werden. Durch die thermodynamische Kontrolle kann die anisotrope Ausrichtung der Emittermoleküle der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht erfolgen.
Unter einem Aufbringen unter thermodynamischer Kontrolle wird hier und im Folgenden verstanden, dass bei der Abscheidung der Emittermoleküle und gegebenenfalls auch der Moleküle des Matrixmaterials keine willkürliche Ausrichtung der abgeschiedenen Moleküle erfolgt, sondern dass vielmehr die Ausrichtung zumindest teilweise in einer Vorzugsrichtung stattfindet. Demzufolge weisen auch die Übergangsdipolmomente der Emittermoleküle in der Summe eine anisotrope Verteilung innerhalb der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht auf, die insbesondere dadurch charakterisiert ist, dass mehr als 66% der Übergangsdipolmomente des Emissionsprozesses, der ein Dipol-Übergang ist, parallel zur Schichtebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht ausgerichtet sind und somit weniger als 33% der Übergangsdipolmomente nicht-parallel, also beispielsweise orthogonal, ausgerichtet sind. Bei der thermodynamischen Kontrolle treten die Moleküle während der Abscheidung oder in einem späteren Schritt mit ihrer Umgebung, also beispielsweise anderen Molekülen, in Wechselwirkung, so dass eine Umorientierung und Ausrichtung erfolgen kann, bei der eine thermodynamisch günstigere Konfiguration eingenommen werden kann. Eine derartige anisotrope Ausrichtung der Emittermoleküle der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht ist insbesondere dann möglich, wenn sowohl für die Emittermoleküle als auch für ein Matrixmaterial, in das die Emittermoleküle in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht eingebettet sind, Ausgangsmaterialien ausgewählt werden, die eine anisotrope Molekülstruktur besitzen.
Die thermodynamische Kontrolle kann beispielsweise durch eine Aufwachsrate ermöglicht werden, die vergleichsweise gering ist, beispielsweise kleiner oder gleich 0,5 nm/s, insbesondere kleiner oder gleich 0,2 nm/s sein oder sogar kleiner als 0,1 nm/s, beispielsweise kleiner als 0,05 nm/s oder auch kleiner als 0,025 nm/s. Unter der Aufwachsrate ist die Geschwindigkeit zu verstehen, mit der die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht abgeschieden wird. Weiterhin kann die thermodynamische Kontrolle zusätzlich oder alternativ auch durch eine Temperaturbehandlung während des Aufbringens oder nach dem Aufbringen erreicht werden, bei der die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht auf eine gegenüber der Raumtemperatur erhöhte Temperatur gebracht oder gehalten wird. Die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht kann beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 30°C und 100°C gebracht werden, wobei die gewählten Temperaturen keine Beschädigung der aufzubringenden oder der bereits aufgebrachten Schichten des Bauelements bewirken dürfen.
Nach dem Aufbringen und gegebenenfalls der Temperaturbehandlung werden die Emittermoleküle mit der anisotropen Molekülstruktur in ihrer orientierten Ausrichtung eingefroren. Die Auswahl der Emittermoleküle und gegebenenfalls der Moleküle eines Matrixmaterials kann also insbesondere so erfolgen, dass bei Raumtemperatur keine Umorientierung der Emittermoleküle, beispielsweise durch Isomerisierungen von Liganden der Emittermoleküle, mehr erfolgen kann.
Alternativ zur thermodynamischen Kontrolle ist es beispielsweise auch möglich, mittels einer so genannten kinetischen Kontrolle die Emittermoleküle in der Position „einzufrieren“, in der sie jeweils erstmalig mit der Oberfläche, auf der sie abgeschieden werden, in Wechselwirkung treten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht ein Matrixmaterial auf, in dem die Emittermoleküle mit der anisotropen Molekülstruktur eingebettet oder enthalten sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann auch das Matrixmaterial eine anisotrope Molekülstruktur aufweisen. Mittels derartiger Matrixmaterialien kann eine anisotrope Ausrichtung der Emittermoleküle zusätzlich unterstützt werden. Entsprechend zu den anisotropen Emittermolekülen gilt auch für das Matrixmaterial mit anisotroper Molekülstruktur, dass hier insbesondere keine im Wesentlichen symmetrisch substituierten Verknüpfungspunkte vorliegen dürfen.
Insbesondere wird unter einem Matrixmaterial mit anisotroper Molekülstruktur ein Material verstanden, bei dem ausgehend von einer zentralen Verzweigungsstelle, insbesondere einem zentralen Atom oder einem zentralen Ring, keine drei, vier oder mehr Substituenten mit gleicher oder im Wesentlichen gleicher Struktur vorliegen, wobei nur Substituenten beachtet werden, die nicht Wasserstoff sind. Eine gleiche Struktur bedeutet dabei, dass die Substituenten identisch sind. Eine im Wesentlichen gleiche Struktur bedeutet ferner, dass sich die mindestens drei Substituenten hinsichtlich des auf sie entfallenden Molekulargewichts zwar unterscheiden, dass aber bei keinem der Substituenten der Verzweigungsstelle ein Molekulargewicht vorliegt, das um zumindest 50% unter einem der anderen Substituenten liegt, wobei nur Substituenten beachtet werden, die nicht Wasserstoff sind. Dementsprechend sind Moleküle mit anisotroper Molekülstruktur keine hochsymmetrischen Moleküle mit mehr als zwei gleichen Substituenten oder sie weisen bei Verzweigungsstellen mit drei oder mehr Substituenten, beispielsweise Verzweigungsstellen wie tertiären Amin-Stickstoffatomen oder zumindest dreifach substituierten Benzol-Ringen, sehr unterschiedliche Substituenten auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Matrixmaterial Löcher leitende und/oder Elektronen leitende Eigenschaften aufweisen. Insbesondere kann das Matrixmaterial eine oder mehrere der in Verbindung mit den Löcher leitende und Elektronen leitende Schichten genannten Verbindungen umfassen oder daraus sein.
Die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten können besonders bevorzugt jeweils sichtbares Licht in einem schmalen oder breiten Wellenlängenbereich abstrahlen, also monochromes oder mehrfarbiges oder beispielsweise auch weißes Licht. Die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten können dazu eines oder mehrere organische Licht emittierende Materialien aufweisen. Mehrfarbiges oder weißes Licht kann durch die Kombination verschiedener organischer Licht emittierender Materialien in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht oder auch durch eine Kombination des Emittermaterials in mehreren organischen Licht emittierenden Schichten erzeugt werden. Beispielsweise kann eine von mehreren Licht emittierenden Schichten rotes und grünes Licht emittieren, während eine andere Licht emittierende Schicht blaues Licht emittiert. Alternativ dazu können im Falle einer Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten auch beispielsweise zumindest zwei oder auch alle Licht emittierende Schichten weißes Licht erzeugen.
Über den Elektroden und den organischen Schichten kann weiterhin noch eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein. Die Verkapselungsanordnung kann beispielsweise in Form eines Glasdeckels oder, bevorzugt, in Form einer Dünnschichtverkapselung ausgeführt sein.
Ein Glasdeckel, beispielsweise in Form eines Glassubstrats mit einer Kavität, kann mittels einer Klebstoffschicht auf dem Substrat aufgeklebt wird. In die Kavität kann weiterhin ein Feuchtigkeit absorbierender Stoff (Getter), beispielsweise aus Zeolith, eingeklebt werden, um Feuchtigkeit oder Sauerstoff, die durch den Klebstoff eindringen können, zu binden.
Unter einer als Dünnschichtverkapselung ausgebildeten Verkapselungsanordnung wird vorliegend eine Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiteren schädigenden Substanzen wie etwa korrosiven Gasen, beispielsweise Schwefelwasserstoff, zu bilden. Die Verkapselungsanordnung kann hierzu eine oder mehrere Schichten mit jeweils einer Dicke von kleiner oder gleich einigen 100 nm aufweisen.
Insbesondere kann die Dünnschichtverkapselung dünne Schichten aufweisen oder aus diesen bestehen, die beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens („atomic layer deposition“, ALD) aufgebracht werden. Geeignete Materialien für die Schichten der Verkapselungsanordnung sind beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid. Bevorzugt weist die Verkapselungsanordnung eine Schichtenfolge mit einer Mehrzahl der dünnen Schichten auf, die jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und 10 nm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Alternativ oder zusätzlich zu mittels ALD hergestellten dünnen Schichten kann die Verkapselungsanordnung zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barrierenschichten und/oder Passivierungsschichten, aufweisen, die durch thermisches Aufdampfen oder mittels eines plasmagestützten Prozesses, etwa Sputtern oder plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung („plasmaenhanced chemical vapor deposition“, PECVD), abgeschieden wird. Geeignete Materialien dafür können die vorab genannten Materialien sowie Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumdotiertes Zinkoxid, Aluminiumoxid sowie Mischungen und Legierungen der genannten Materialien sein. Die eine oder die mehreren weiteren Schichten können beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen 1 nm und 5 µm und bevorzugt zwischen 1 nm und 400 nm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Weiterhin kann es insbesondere im Falle einer aus einem Polymer gebildeten optischen Auskoppelschicht möglich sein, dass auf dieser unter der transluzenten Elektrode eine als Dünnschichtverkapselung ausgebildete Verkapselungsanordnung ausgebildet ist. Insbesondere im Falle einer nicht hermetisch dichten optischen Auskoppelschicht kann das organische Licht emittierende Bauelement so von unten, also unterhalb der transluzenten Elektrode, abgedichtet und verkapselt werden. Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1A eine schematische Darstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
1B eine schematische Darstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung von relativen Anteilen von Auskoppel- und Verlustkanälen der in der aktiven Schicht einer herkömmlichen OLED erzeugten Strahlungsleistung und
3 eine schematische Darstellung von relativen Anteilen von Auskoppel- und Verlustkanälen der in einer organischen Licht emittierenden Schicht erzeugten Strahlungsleistung abhängig vom Anteil der parallel orientierten Emittermoleküle.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In 1A ist ein Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt. Dieses weist ein Substrat 1 auf, auf dem eine transluzente Elektrode 3 und eine weitere Elektrode 7 aufgebracht sind. Zwischen den Elektroden 3, 7 ist ein organischer funktioneller Schichtenstapel mit organischen funktionellen Schichten mit einer organischen Licht emittierenden Schicht 5 angeordnet.
Das organische Licht emittierende Bauelement ist als so genannter „bottom emitter“ ausgebildet und weist dazu ein transluzentes Substrat 1 aus Glas auf. Alternativ dazu kann das Substrat 1 auch ein anderes transluzentes Material, beispielsweise einen Kunststoff oder ein Glas-KunststoffLaminat, aufweisen oder daraus sein. Die weitere Elektrode 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als reflektierende Elektrode ausgebildet. Alternativ hierzu kann die weitere Elektrode 7 auch zumindest teilweise transluzent ausgebildet sein, so dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 in diesem Fall bidirektional, also beidseitig, emittierend ausgebildet sein kann.
Weiterhin ist zwischen dem transluzenten Substrat 1 und der transluzenten Elektrode 3 eine optische Auskoppelschicht 2 angeordnet. Die optische Auskoppelschicht 2 dient zur Erhöhung des aus dem Bauelement 100 ausgekoppelten Anteils des in der organischen Licht emittierenden Schicht 5 erzeugten Lichts und weist zur effektiven Lichtauskopplung einen Brechungsindex auf, der bevorzugt größer oder gleich einem schichtdickengewichteten mittleren Brechungsindex der organischen funktionellen Schichten und der transluzenten Elektrode 3 ist. Die optische Auskoppelschicht 2 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel dazu ein Glas auf, insbesondere aus einem hoch brechenden Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,9. Alternativ dazu kann die optische Auskoppelschicht 2 auch auf einem Polymer-Material basieren, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist.
Weiterhin weist die Auskoppelschicht 2 im Glasmaterial verteilte Streuzentren in Form von Partikeln oder Poren auf, die einen höheren oder niedrigeren Brechungsindex als das Glasmaterial aufweisen. Im Fall von Poren können diese beispielsweise luftgefüllt sein, während als Partikel beispielsweise SiO₂, TiO₂, ZrO₂ und/oder Al₂O₃ verwendet werden können. Durch die optische Auskoppelschicht 2 kann bewirkt werden, dass, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist, zumindest ein Teil der in der transluzenten Elektrode 3 oder in den organischen Schichten wellengeleiteten Lichts aus dem organischen Licht emittierenden Bauelement 100 durch das Substrat 1 ausgekoppelt werden kann.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass beispielsweise das Substrat 1 als Auskoppelschicht ausgebildet ist und Merkmale wie vorab beschrieben aufweist und/oder durch eine nicht-periodische Grenzflächenstruktur eine Lichtstreuung hervorruft.
Über den Elektroden 3, 7 und den organischen Schichten kann weiterhin noch eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist. Die Verkapselungsanordnung kann beispielsweise in Form eines Glasdeckels oder, bevorzugt, in Form einer Dünnschichtverkapselung ausgeführt sein, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist. Weiterhin kann es insbesondere im Falle einer ein Polymer aufweisenden optischen Auskoppelschicht 2 erforderlich sein, dass auf dieser unter der transluzenten Elektrode 3 auch eine als Dünnschichtverkapselung ausgebildete Verkapselungsanordnung ausgebildet ist, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist.
Die transluzente Elektrode 3 weist einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 und bevorzugt von größer oder gleich 1,7 und kleiner oder gleich 2,1 auf. Weiterhin sind Dicke und Material der transluzenten Elektrode 3 derart gewählt, dass der Extinktionskoeffizient in einem sichtbaren Spektralbereich von 450 nm bis 640 nm kleiner oder gleich 0,005 ist. Insbesondere ist die Transmission der transluzenten Elektroden 3 im sichtbaren Spektralbereich größer oder gleich 80%.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die transluzente Elektrode hierzu aus Indiumzinnoxid (ITO) mit einer Dicke von größer oder gleich 50 nm und kleiner oder gleich 200 nm. Dadurch kann auch erreicht werden, dass der spezifische Widerstand der transluzenten Elektrode 3 in einem Bereich von größer oder gleich 150 und kleiner oder gleich 500 µΩ·cm liegt, wodurch eine ausreichend hohe Leitfähigkeit der transluzenten Elektrode 3 gewährleistet werden kann.
Die reflektierend ausgebildete weitere Elektrode 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Metall und weist insbesondere Ag, Al oder Legierungen wie Ag:Mg, Ag:Ca oder Mg:Al auf. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die weitere reflektierende Elektrode 7 zumindest zwei oder mehrere Metallschichten oder eine oder mehrere TCO-Schichten in Kombination mit einer oder mehreren Metallschichten aufweist. Beispielsweise kann die weitere Elektrode 7 auch optische Anpassungsschichten, beispielsweise aus einem TCO-Schichtenstapel mit einer Bragg-Spiegel-artigen Ausbildung, aufweisen, um die Reflektivität der reflektierend ausgebildeten weiteren Elektrode 7 auf das Emissionsspektrum der Licht emittierenden Schicht 5 anzupassen. Die weitere reflektierende Elektrode 7 weist bevorzugt eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich auf.
Alternativ dazu können die transluzente Elektrode 3 und/oder die weitere Elektrode 7 jeweils auch ein anderes, oben im allgemeinen Teil beschriebenes Material aufweisen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die transluzente Elektrode 3 als Anode und die weitere Elektrode 7 als Kathode ausgebildet. Entsprechend der dadurch vorgegebenen Polarität des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 ist die organische Licht emittierende Schicht 5 zwischen einer Löcher leitenden Schicht 4 auf der Seite der transluzenten Elektrode 3 und einer Elektronen leitenden Schicht 6 über der organischen Licht emittierenden Schicht 5 angeordnet.
Alternativ zur im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigten Polarität des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 kann dieses auch eine dazu invertierte Polarität aufweisen, bei der die transluzente Elektrode 3 als Kathode und die weitere Elektrode 7 als Anode ausgebildet ist und die Anordnung der Löcher leitenden Schicht 4 und der Elektronen leitenden Schichten 6 vertauscht ist.
Die Löcher leitende Schicht 4 weist zumindest eine Lochtransportschicht auf. Weiterhin kann die Löcher leitende Schicht 4 zusätzlich eine Lochinjektionsschicht aufweisen, die eine Dicke im Bereich von einigen zehn Nanometern aufweisen kann.
Sowohl die Lochtransport- als auch die Lochinjektionsschicht der Löcher leitenden Schicht 4 wie auch die Elektronen leitende Schicht 6 können aus den oben im allgemeinen Teil beschriebenen Materialien, beispielsweise aus niedermolekularen Verbindungen („small molecules“) oder aus Polymeren, sein.
Zusätzlich zu den in 1 gezeigten Schichten können noch weitere organische Schichten, beispielsweise Elektronen oder Löcher blockierende Schicht zwischen den Ladungsträger leitenden Schichten 4, 6 und der organischen Licht emittierenden Schicht 5 vorhanden sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn diejenigen organischen Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels, die eine Dicke von größer oder gleich 5 nm aufweisen, einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 in einem Teil des sichtbaren Spektralbereichs, also für Wellenlängen von größer als 450 nm, aufweisen. Beispielsweise kann die Dicke der Löcher leitenden Schicht 4 und insbesondere die Dicke der Lochtransportschicht bevorzugt größer oder gleich 5 nm und kleiner oder gleich 350 nm sein, während die Löcher leitende Schicht 4 zumindest für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist.
Die organische Licht emittierende Schicht 5 weist zumindest ein organisches Material auf, das im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100, der durch die schematisch angedeutete Verschaltung der Elektroden 3 und 7 angedeutet ist, Licht in einem sichtbaren Wellenlängenbereich abstrahlt.
Die organische Licht emittierende Schicht 5 weist einen Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm zur weiteren Elektrode 7 auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass die zwischen der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der weiteren Elektrode 7 angeordneten organischen funktionellen Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels eine Gesamtdicke von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm aufweisen. Insbesondere kann dieser Abstand im Wesentlichen durch die Gesamtdicke der im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der weiteren Elektrode 7 angeordneten Elektronen leitenden Schicht 6 und gegebenenfalls einer zwischen der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der Elektronen leitenden Schicht 6 angeordneten Löcherblockierschicht gegeben sein.
Unter Berücksichtigung der im organischen funktionellen Schichtenstapel üblichen Brechungsindizes ist besonders bevorzugt die optische Länge zwischen der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der weiteren Elektrode 7 bei einer Wellenlänge von beispielsweise 600 nm größer oder gleich dem 1,6-fachen von 20 nm und kleiner oder gleich dem 1,8-fachen von 100 nm. Besonders bevorzugt ist der Abstand der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der weiteren Elektrode 7 größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 60 nm. Der Vorteil der derartigen Beabstandung der organischen Licht emittierenden Schicht 5 von der weiteren, bevorzugt reflektierend ausgebildeten Elektrode 7 wird weiter unten im Zusammenhang mit 2 erläutert.
Weiterhin weist die organische Licht emittierende Schicht 5 Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur auf, die anisotrop ausgerichtet sind. Das bedeutet, dass die Emittermoleküle der organischen Licht emittierenden Schicht 5 keine im Wesentlichen kugelige Molekülstruktur aufweisen sondern beispielsweise eine eher langgestreckte Molekülstruktur. Dazu weisen die Emittermoleküle mit anisotroper Molekülstruktur beispielsweise zumindest zweierlei unterschiedliche Liganden auf, beispielsweise Liganden, die sich hinsichtlich ihrer an ein Zentralatom koordinierenden Atome unterscheiden, oder weisen eine quadratisch-planare Umgebung des Zentralatoms auf.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die organische Licht emittierende Schicht 5 ein phosphoreszentes Emittermaterial mit anisotroper Molekülstruktur auf, das ausgewählt ist aus Iridium-Komplexen, Platin-Komplexen, Palladium-Komplexen oder aus Mischungen hiervon. Alternativ oder zusätzlich kann die organische Licht emittierende Schicht 5 auch ein oder mehrere andere der oben im allgemeinen Teil genannten anisotropen Emittermaterialien aufweisen. Die anisotropen Emittermoleküle können in einem Matrixmaterial der organischen Licht emittierenden Schicht 5 eingebettet oder enthalten sein, das eine isotrope oder bevorzugt ebenfalls eine anisotrope Molekülstruktur aufweisen kann und beispielsweise eines oder mehrere der oben im allgemeinen Teil genannten Matrixmaterialien aufweisen oder daraus sein kann.
Die Emittermoleküle der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und insbesondere deren oben im allgemeinen Teil beschriebenen Dipolmomente sind im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen, also zu mehr als 66%, parallel ausgerichtet, insbesondere zu mehr als 66% parallel zur Erstreckungsebene der organischen Licht emittierenden Schicht 5. Der Vorteil eines derart anisotrop ausgerichteten Emittermaterials bzw. der Dipolmomente wird auch weiter unten im Zusammenhang mit 3 erläutert.
In 1B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 101 gezeigt, das im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1A eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten aufweist, die zwischen den Elektroden 3, 7 angeordnet sind und von denen exemplarisch die Licht emittierenden Schichten 51, 52, 53 gezeigt sind. Hierbei weisen alle organischen Licht emittierenden Schichten 51, 52, 53 jeweils ein Emittermaterial mit Emittermolekülen mit einer anisotropen Molekülstruktur auf, die jeweils anisotrop ausgerichtet sind. Weiterhin weisen alle Licht emittierenden Schichten 51, 52, 53 einen Abstand zur weiteren Elektrode 7 auf, wie in Verbindung mit 1A beschrieben ist. Zwischen jeweils benachbarten organischen Licht emittierenden Schichten 51, 52, 53 kann jeweils eine oben im allgemeinen Teil beschriebene ladungserzeugende Schicht, ein so genanntes „charge generation layer“, angeordnet sein.
Alternativ zu den gezeigten Ausführungsbeispielen sind auch mehr oder weniger Licht emittierende Schichten möglich, also beispielsweise zwei, vier oder mehr Licht emittierende Schichten, wobei auch in diesen Fällen alle Licht emittierenden Schichten einen wie in Verbindung mit 1A beschriebenen Abstand zur reflektierenden Elektrode 7 sowie anisotrope Emittermoleküle mit einer anisotropen Orientierung der Dipolmomente zur Haupterstreckungsebene der organischen Licht emittierenden Schichten aufweisen.
Die in den Ausführungsbeispielen der 1A und 1B beschriebenen gezielt gewählten Abstände der organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52 ,53 von der weiteren, bevorzugt reflektierend ausgebildeten Elektrode 7 sowie die anisotrop angeordneten Emittermoleküle der Licht emittierenden Schicht 5, 51, 52, 53 können eine Verringerung der Plasmonenverluste und eine Optimierung hinsichtlich der Ausnutzung von Mikrokavitätseffekten bewirken. Zusammen mit der optischen Auskoppelschicht 2 kann damit eine deutliche Effizienzsteigerung im Vergleich zu bekannten OLEDs bewirkt werden.
Im Hinblick auf die Abstände der Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 wird insbesondere im Zusammenhang mit 2 ersichtlich, die auf einer Simulation einer herkömmlichen, mit einer Licht emittierenden Schicht versehenen, grün emittierenden OLED auf einem Standard-Glassubstrat ohne optische Auskoppelschicht oder anderen Auskoppelmaßnahmen beruht. Die der 2 zugrunde gelegte Licht emittierende Schicht weist isotrop angeordnete Emittermoleküle auf.
In 2 sind in Abhängigkeit von der Dicke D der zwischen der Licht emittierenden Schicht und einer reflektierenden Elektrode angeordneten Schicht oder Schichten, was dem Abstand zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht entspricht, die relativen Anteile L der Auskoppel- und Verlustkanäle des in der Licht emittierenden Schicht erzeugten Lichts zeigt. Die gezeigten relativen Anteile der Auskoppel- und Verlustkanäle sind dabei nicht einschränkend für die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu verstehen und können je nach Aufbau und Materialwahl der einzelnen Komponenten variieren.
Der Bereich 21 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der aus dem transluzenten Substrat ausgekoppelt wird. Der Bereich 22 entspricht dem relativen Anteil des Lichts, der im Glassubstrat durch Wellenleitung geführt wird. Der Bereich 23 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der durch Absorption in den organischen Schichten, der transluzenten Elektrode und dem Substrat verloren geht. Der Bereich 24 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der in der transluzenten Elektrode und den organischen Schichten durch Wellenleitungseffekte geführt wird. Der Bereich 25 kennzeichnet den Anteil, der über die Einkopplung von Oberflächenplasmonen in die reflektierende Elektrode verloren geht.
Es ist zu erkennen, dass der aus dem Substrat ausgekoppelte relative Anteil des Lichts 21 ab einem Wert für D von etwa 20 nm leicht ansteigt, während in der Hauptsache mit steigendem Wert für D der durch die Plasmoneneinkopplung hervorgerufene Verlustkanal, also der Bereich 25, erheblich abnimmt, wodurch der relative Anteil des in den organischen Schichten und der transluzenten Elektrode geführten Lichts steigt.
Durch die zusätzliche bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement 100 vorhandene optische Auskoppelschicht 2 kann insbesondere der Anteil des Lichts, der in der transluzenten Elektrode 3 und den organischen Schichten geführt wird, zumindest teilweise ausgekoppelt werden. Die organischen Licht emittierenden Schicht 5, 51, 52, 53 werden daher, wie in Verbindung mit den 1A und 1B erläutert ist, im Bereich des Maximums des Bereichs 21 bei Werten von D zwischen etwa 20 nm und etwa 100 nm platziert, wobei sich durch diese Anordnung eine erhöhte Auskoppeleffizienz für das in den organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 erzeugte Licht ergibt.
Zusätzlich zur vorteilhaften räumlichen Anordnung der organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 weisen diese wie vorab beschrieben die Emittermoleküle mit der anisotropen Molekülstruktur auf, die anisotrop und besonders bevorzugt parallel ausgerichtet sind, wobei insbesondere die Dipolmomente der Emittermoleküle parallel oder im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene der organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 ausgerichtet sind, wodurch Verluste durch Plasmonenanregungen in der weiteren Elektrode weiter unterdrückt werden können, wie auch im Zusammenhang mit 3 ersichtlich ist.
In 3 ist eine Simulation einer herkömmlichen OLED wie in 2 gezeigt, wobei hier der Anteil F der Dipolmomente, die parallel ausgerichtet sind, betrachtet wird. Die gezeigten relativen Anteile der Auskoppel- und Verlustkanäle sind dabei nicht einschränkend für die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu verstehen und können je nach Aufbau und Materialwahl der einzelnen Komponenten variieren.
Der Bereich 31 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der aus dem transluzenten Substrat ausgekoppelt wird. Der Bereich 32 entspricht dem relativen Anteil des Lichts, der im Glassubstrat durch Wellenleitung geführt wird. Der Bereich 33 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der in der transluzenten Elektrode und den organischen Schichten durch Wellenleitungseffekte geführt wird. Der Bereich 34 kennzeichnet den Anteil, der über die Einkopplung von Oberflächenplasmonen in die weitere, reflektierend ausgebildete Elektrode verloren geht.
Die gestrichelte senkrechte Linie kennzeichnet einen relativen Anteil von parallel ausgerichteten Dipolmomenten von 2/3 bzw. etwa 66%, was einer isotropen Verteilung der anisotropen Emittermoleküle entspricht. Eine Erhöhung des parallel ausgerichteten Anteils wird somit entlang des gestrichelt eingezeichneten Pfeils erreicht.
Es ist zu erkennen, dass der durch den Bereich 34 gekennzeichnete Plasmonenverlustkanal mit steigender anisotroper und insbesondere paralleler Anordnung der Dipolmomente abnimmt, so dass gleichzeitig, wie schon in Verbindung mit 2 erläutert wurde, der relative Anteil des direkt ausgekoppelten Lichts, des Lichts im Glassubstrat, des in den organischen Schichten und der transluzenten Elektrode geführten Lichts steigt. Insbesondere durch die oben beschriebene Auskopplung zumindest eines Teils dieses Anteils durch die optische Auskoppelschicht 2 kann die durch das Substrat 1 abgestrahlte Lichtleistung des in den organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 erzeugten Lichts im Vergleich zu bekannten OLEDs mit typischerweise isotrop und ungerichtet angeordneten Emittermolekülen erhöht werden.
Der gezielt gewählte und optimierte Aufbau des hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelements insbesondere im Hinblick auf die Anordnung der Licht emittierenden Schichten und deren Emittermaterialien führt somit zu einer deutlichen Effizienzsteigerung und Verbesserung der Lichtauskopplung. Zusätzlich ist es möglich, durch den geringen Abstand der Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 zur weiteren, bevorzugt reflektierend ausgebildeten Elektrode 7 die Gesamtdicke der hier gezeigten organischen Licht emittierenden Bauelemente 100, 101 sehr gering zu halten.

Claims

Organisches Licht emittierendes Bauelement, aufweisend ein transluzentes Substrat (1), auf dem eine transluzente Elektrode (3) angeordnet ist, einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf der transluzenten Elektrode (3) mit organischen funktionellen Schichten, die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) aufweisen, und darüber eine weitere Elektrode (7), wobei die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur aufweist, die anisotrop ausgerichtet sind, wobei die anisotrop ausgerichteten Emittermoleküle Übergangsdipolmomente aufweisen, die zu mehr als 66% parallel zu einer Haupterstreckungsebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht (5) ausgerichtet sind, wobei auf der der zumindest einen Licht emittierenden Schicht (5) abgewandten Seite der transluzenten Elektrode (3) eine optische Auskoppelschicht (2) angeordnet ist, wobei alle organischen Licht emittierenden Schichten (5, 51, 52, 53) des organischen Licht emittierenden Bauelements einen Abstand von größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 70 nm zur weiteren Elektrode (7) aufweisen und wobei der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest eine organische funktionelle Schicht aufweist, die dicker als 5 nm ist und die für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die optische Auskoppelschicht (2) einen Brechungsindex aufweist, der größer oder gleich einem schichtdickengewichteten mittleren Brechungsindex der organischen funktionellen Schichten und der transluzenten Elektrode (3) ist.
Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optische Auskoppelschicht (2) Licht streuend ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten (51, 52, 53) aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) ein Matrixmaterial aufweist, in dem die anisotrop ausgerichteten Emittermoleküle angeordnet sind.
Bauelement nach Anspruch 5, wobei das Matrixmaterial der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht (5) eine anisotrope Molekülstruktur aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die weitere Elektrode (7) reflektierend ist.
Bauelement nach Anspruch 7, wobei die reflektierende weitere Elektrode (7) eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der organische funktionelle Schichtenstapel eine Löcher leitende Schicht (4) aufweist, die eine Dicke von größer oder gleich 5 nm und kleiner oder gleich 350 nm und für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die transluzente Elektrode (3) für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist und eine Gesamttransmission im sichtbaren Spektralbereich von größer oder gleich 80%.