DE102014103675B4

DE102014103675B4 - Organisches lichtemittierendes Bauelement

Info

Publication number: DE102014103675B4
Application number: DE102014103675.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wehlus; Carola Diez; Erwin Lang; Nina Riegel; Daniel Riedel
Original assignee: Pictiva Displays International Ltd
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: KR20160133505A; WO2015140174A1; US20170025478A1; DE102014103675A1

Abstract

Organisches lichtemittierendes Bauelement (100), umfassend
- ein Substrat (10), und
- mindestens eine auf dem Substrat angeordnete, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete Schichtenfolge, umfassend
- mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrodenfläche (12),
- mindestens eine auf der ersten Elektrodenfläche angeordnete zweite Elektrodenfläche (14),
- eine Grundfarbeinheit (16) zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche, und
- eine Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) zwischen der Grundfarbeinheit und der ersten oder zweiten Elektrodenfläche, wobei
- die Farbeinheiten lateral versetzt voneinander angeordnet sind,
- die Grundfarbeinheit und jede der Farbeinheiten jeweils mindestens eine organische lichtemittierende Schicht (20-0, 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5) umfasst,
- jede der Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) Blockerschichten umfasst, welche jeweils unterschiedliche Dicken aufweisen, und
- sich die Höhen der höchsten und der am wenigsten hohen Farbeinheit (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) um mindestens 20 nm unterscheiden.

Description

Es wird ein organisches lichtemittierendes Bauelement angegeben.
Die folgenden Druckschriften beschreiben ein organisches lichtemittierendes Bauelement: US 2014 / 0 001 447 A1 , DE 10 2010 032 834 A1 , DE 10 2012 202 839 A1 , DE 10 2007 041 193 A1 , WO 2012/ 157 211 A1 , JP 2000-36386 A.
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.
Des Weiteren unterscheidet sich die Wirkung der oben genannten Verlustmechanismen je nach betrachtetem spektralen Anteil des abgestrahlten Lichts. So kann der Verlust in einem ersten spektralen Teilbereich des emittierten Lichts größer sein als in einem zweiten Teilbereich. Der organische Schichtstapel einer OLED kann als Mikrokavität angesehen werden, in welcher eine organische lichtemittierende Schicht eingebettet ist, in der beim Anlegen einer äußeren Spannung Lichtemission aufgrund von Lumineszenz erfolgt. Die geometrischen Randbedingungen in der Mikrokavität bewirken, dass gewisse Teilbereiche des emittierten Spektrums unterdrückt oder sogar vollständig abgeschnitten werden, so dass effektiv andere Teilbereiche des Spektrums in dem abgestrahlten Lichts betont werden. Dies kann eine unerwünschte Herabsetzung des Farbwiedergabeindex (CRI) zur Folge haben.
Beispielhaft sei der Einfluss des Abstandes der organischen lichtemittierenden Schicht von einer reflektierend ausgebildeten Elektrodenfläche genannt. Bei einer Veränderung des Abstandes durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Schichtdicke der dazwischen angeordneten Schichten verändern sich die Lage und Breite der im abgestrahlten Licht unterdrückten spektralen Teilbereiche, so dass sich eine andere Abstrahlcharakteristik des Bauteils ergibt.
Um den Farbwiedergabeindex zu erhöhen, sind beispielsweise Maßnahmen bekannt, das Spektrum des abgestrahlten Lichts durch geeignete Positionierung der lichtemittierenden Schicht in der Mikrokavität anzupassen und zu optimieren. Weiterhin kann durch das Hinzufügen zusätzlicher lichtemittierender Schichten, welche für zusätzliche Emission in einzelnen, begrenzten Wellenlängenbereichen sorgen, der Farbwiedergabeindex erhöht werden. Die Herstellung ist jedoch besonders aufwändig und nur unter Verwendung einer Cluster-Vorrichtung realisierbar. Außerdem geht ein solches Vorgehen mit einem Anstieg der erforderlichen Betriebsspannung einher.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches lichtemittierendes Bauelement anzugeben, das einen verbesserten Farbwiedergabeindex 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.
Ein organisches lichtemittierendes Bauelement weist ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat angeordnete, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete Schichtenfolge auf. Die zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete Schichtenfolge umfasst mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrodenfläche, mindestens eine auf der ersten Elektrodenfläche angeordnete zweite Elektrodenfläche, eine Grundfarbeinheit zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche, und eine Vielzahl von Farbeinheiten zwischen der Grundfarbeinheit und der ersten oder zweiten Elektrodenfläche. Bevorzugt ist die Vielzahl von Farbeinheiten zwischen der Grundfarbeinheit und der zweiten Elektrodenfläche angeordnet.
Dass eine Schicht oder ein Element „auf“ oder „über“ einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein. Entsprechendes gilt für die Anordnung von einer Schicht oder eines Elements „zwischen“ zwei anderen Schichten oder zwei anderen Elementen.
Die Farbeinheiten sind lateral versetzt voneinander angeordnet. Sowohl die Grundfarbeinheit, als auch jede der Farbeinheiten umfasst jeweils mindestens eine organische lichtemittierende Schicht.
Unter einer Farbeinheit wird hier und im Folgenden insbesondere ein organischer funktioneller Schichtenstapel mit organischen funktionellen Schichten verstanden, der mindestens eine organische lichtemittierende Schicht umfasst. Unter einer lateralen Richtung wird insbesondere eine Richtung parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats und/oder zumindest einer der organischen lichtemittierenden Schichten verstanden. Analog wird unter einer vertikalen Richtung insbesondere eine Richtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats und/oder einer der organischen lichtemittierenden Schichten verstanden.
Dadurch, dass die Vielzahl von Farbeinheiten lateral voneinander versetzt angeordnet sind, können die einzelnen, den jeweiligen Farbeinheiten zugeordneten Mikrokavitäten individuell im Hinblick auf ihre geometrischen Randbedingungen angepasst werden, was bei einer vertikalen Stapelung der Farbeinheiten übereinander nur in beschränkterem Maße möglich wäre. Allgemein kann durch eine geeignete Wahl der Farbeinheiten und der ihnen zugeordneten Mikrokavitäten die Abstrahlung gewisser Farbanteile verstärkt oder reduziert werden, wodurch das Spektrum des emittierten Lichts wie gewünscht eingestellt werden kann. Insbesondere kann der Farbwiedergabeindex durch die Wirkung der Farbeinheiten vorteilhaft erhöht werden.
Beispielsweise kann ein erster Teilbereich des Bauelements vorhanden sein, in dem die Mikrokavität einer Farbeinheit derart eingestellt ist, dass es zu der oben beschriebenen Unterdrückung eines gewissen Teilbereichs des emittierten Spektrums kommt. Zur Kompensation kann jedoch ein zweiter Teilbereich des Bauelements vorhanden sein, in dem die Mikrokavität einer weiteren Farbeinheit derart eingestellt ist, dass derselbe Teilbereich des emittierten Spektrums weniger oder gar nicht unterdrückt wird.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die organische lichtemittierende Schicht der Grundfarbeinheit dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Wellenlängenbereich und jede der organischen lichtemittierenden Schichten der Vielzahl von Farbeinheiten dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung aus jeweils einem von dem ersten Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die organischen lichtemittierenden Schichten der Vielzahl von Farbeinheiten dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erzeugen.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die der Grundfarbeinheit und der Vielzahl von Farbeinheiten zugeordneten Wellenlängenbereiche nicht miteinander überlappen.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass der Abstand von je zwei benachbarten Farbeinheiten voneinander weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm beträgt. Auf diese Weise werden Übergänge zwischen den verschiedenen Farbeinheiten von einem externen Betrachter nicht als störend empfunden. Insbesondere kann jede der Farbeinheiten einen Durchmesser in lateraler Richtung aufweisen, der weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm beträgt.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Farbeinheiten streifenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind. Die Farbeinheiten können aber auch beispielsweise in einem zweidimensionalen, insbesondere rechtwinkligen oder hexagonalen Gitter angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass zwischen der Vielzahl von Farbeinheiten und der Grundfarbeinheit mindestens eine zusätzliche Grundfarbeinheit angeordnet ist, welche mindestens eine organische lichtemittierende Schicht umfasst. Durch das mehrfache vertikale Stapeln von Grundfarbeinheiten kann in vielen Situationen eine Erhöhung der Lebensdauer des Bauelements erreicht werden. Beispielsweise kann durch das vertikale Stapeln zweier Grundfarbeneinheiten, welche etwa rotes und grünes Licht emittieren, eine relativ hohe Basislebensdauer garantiert und durch geeignete Abstimmung der einzelnen Mikrokavitäten der Vielzahl von Farbeinheiten eine gewünschte Akzentuierung in bestimmten Farbbereichen, welche beispielsweise blauem Licht entsprechen, erzeugt werden.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Farbeinheiten zwischen der Grundfarbeinheit und mindestens einer Deckfarbeinheit angeordnet ist, welche mindestens eine organische lichtemittierende Schicht umfasst. Auch hierdurch kann eine Erhöhung der Lebensdauer des Bauelements erreicht werden.
Die Elektrodenflächen können jeweils großflächig ausgebildet sein. Dadurch kann eine großflächige Abstrahlung des in den organischen lichtemittierenden Schichten erzeugten Lichts ermöglicht werden - insbesondere im Gegensatz zu einem Display, in welchem die Elektrodenflächen strukturiert sind. „Großflächig“ kann dabei bedeuten, dass die Elektrodenflächen eine Fläche von größer oder gleich einem Quadratmillimeter, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweisen.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist die erste und/oder die zweite Elektrodenfläche transluzent ausgebildet. 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 besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat transluzent ausgebildet und die transluzent ausgebildete erste Elektrodenfläche ist zwischen dem transluzenten Substrat und der Grundfarbeinheit angeordnet, sodass in den organischen lichtemittierenden Schichten erzeugtes Licht durch die erste Elektrodenfläche und das transluzente Substrat abgestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches lichtemittierendes 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, Metall, Siliziumwafer.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Elektrodenfläche transluzent ausgebildet, sodass das erzeugte Licht durch die zweite Elektrodenfläche abgestrahlt werden kann. Ein derartiges organisches lichtemittierendes Bauelement kann auch als so genannter „top emitter“ bezeichnet werden. Das organische lichtemittierende Bauelement kann aber auch gleichzeitig als „bottom emitter“ und „top emitter“ ausgebildet sein.
Über den Elektrodenflächen und der Vielzahl von Farbeinheiten kann weiterhin noch eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein. Die Verkapselungsanordnung kann beispielsweise in Form eines Glasdeckels oder, bevorzugt, in Form einer Dünnschichtverkapselung ausgeführt sein.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Farbeinheiten unterschiedliche Höhen aufweisen. Die Höhen der höchsten und der am wenigsten hohen Farbeinheit, also insbesondere die Ausdehnungen der höchsten und der am wenigsten hohen Farbeinheit in vertikaler Richtung, unterscheiden sich um mindestens 20 nm.
Alternativ oder zusätzlich können die organischen lichtemittierenden Schichten der Vielzahl von Farbeinheiten jeweils in verschiedenen Ebenen angeordnet sein, d.h. insbesondere voneinander nicht nur lateral, sondern auch vertikal beabstandet sein. Beispielsweise können zwei der Vielzahl von Farbeinheiten organische lichtemittierende Schichten aufweisen, die voneinander in vertikaler Richtung einen Abstand von mindestens 5 nm, bevorzugt von mindestens 10 nm, besonders bevorzugt von mindestens 20 nm aufweisen.
Durch die genannten Maßnahmen können die einzelnen, den jeweiligen Farbeinheiten zugeordneten Mikrokavitäten individuell im Hinblick auf ihre geometrischen Randbedingungen angepasst werden, wodurch die Abstrahlung gewisser Farbanteile verstärkt oder reduziert und das Spektrum des emittierten Lichts wie gewünscht eingestellt werden kann.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die erste Elektrodenfläche oder die zweite Elektrodenfläche reflektierend ausgebildet ist und die organischen lichtemittierenden Schichten der Vielzahl von Farbeinheiten jeweils verschiedene vertikale Abstände von der reflektierend ausgebildeten ersten oder zweiten Elektrodenfläche aufweisen. Wie oben beschrieben, ändern sich bei der Variation des Abstandes zwischen einer organischen lichtemittierenden Schicht und der reflektierend ausgebildeten ersten oder zweiten Elektrodenfläche durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Schichtdicke der dazwischen angeordneten Schichten die Lage und Breite der im abgestrahlten Licht unterdrückten spektralen Teilbereiche. Durch geeignete Wahl der Abstände zwischen den jeweiligen organischen lichtemittierenden Schichten der Vielzahl von Farbeinheiten von der reflektierend ausgebildeten ersten oder zweiten Elektrodenfläche können die einzelnen, den jeweiligen Farbeinheiten zugeordneten Mikrokavitäten individuell im Hinblick auf ihre geometrischen Randbedingungen angepasst werden, wodurch die Abstrahlung gewisser Farbanteile verstärkt oder reduziert und das Spektrum des emittierten Lichts wie gewünscht eingestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die transluzente Elektrodenfläche als Anode ausgeführt und kann somit als Löcher injizierendes Material dienen. Die andere, bevorzugt reflektierend ausgebildete Elektrodenfläche ist dann als Kathode ausgebildet. Alternativ dazu kann die transluzente Elektrodenfläche auch als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen injizierendes Material dienen. Die andere, bevorzugt reflektierend ausgebildete Elektrodenfläche ist dann als Anode ausgebildet.
Die transluzent ausgebildete Elektrodenfläche 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).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die reflektierend ausgebildete Elektrodenfläche ein Metall auf, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen. Besonders bevorzugt weist die reflektierende Elektrodenfläche eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich auf.
Die im Folgenden gemachten Angaben bezüglich der Grundfarbeinheit gelten auch für die zusätzliche Grundfarbeinheit oder die Deckfarbeinheit, wenn nicht ausdrücklich anders genannt.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Grundfarbeinheit und/oder jede der Farbeinheiten jeweils eine organische Löcher leitende Schicht oder eine organische Elektronen leitende Schicht umfasst.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform des Bauelements ist vorgesehen, dass die Farbeinheiten organische Löcher leitende Schichten, insbesondere Lochtransportschichten, oder organische Elektronen leitende Schichten, insbesondere Elektronentransportschichten umfassen, welche jeweils unterschiedliche Dicken aufweisen. Da der Spannungsabfall an der Löcher leitenden Schicht bzw. der Elektronen leitenden Schicht nur in geringem Maße von der Schichtdicke abhängig ist, eignen sich diese Schichten zur Einstellung der Eigenschaften der Mikrokavitäten, welche hinreichend unabhängig von der Betriebsspannung erfolgen kann. Es ist somit möglich, über eine Einstellung der Dicke dieser Schichten eine Optimierung der Mikrokavitäten zu erreichen, ohne dass die elektrooptischen Eigenschaften des restlichen Schichtstapels der jeweiligen Farbeinheit übermäßig beeinflusst werden.
Die Farbeinheiten umfassen Blockerschichten, insbesondere Elektronen- und/oder Löcherblockerschichten, welche jeweils unterschiedliche Dicken aufweisen. Auch diese Schichten eignen sich zur Einstellung der Eigenschaften der Mikrokavitäten, wobei zusätzlich eine Verschiebung der jeweiligen Emissionszone erreicht werden kann.
Die organischen funktionellen Schichten der Grundfarbeinheit und/oder jeder der Farbeinheiten, also beispielsweise die Löcher leitenden Schichten, die organischen lichtemittierenden Schichten und die Elektronen leitenden Schichten, 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 die Löcher leitende Schicht der Grundfarbeinheit und/oder jeder der Farbeinheiten jeweils 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.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Elektronen leitenden Schichten der Grundfarbeinheit und/oder jeder der Farbeinheiten jeweils zumindest eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht oder eine Kombination dieser auf. Beispielsweise kann die 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.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die lichtemittierenden Schichten der Grundfarbeinheit und/oder jeder der Farbeinheiten jeweils ein elektrolumineszierendes Material auf und sind besonders bevorzugt als elektrolumineszierende Schicht oder elektrolumineszierender Schichtenstapel ausgeführt. Als Materialien hierzu eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen vertikal benachbarten lichtemittierenden Schichten der Grundfarbeinheit und/oder jeder der Farbeinheiten jeweils eine Elektronen leitende Schicht und eine Löcher leitende Schicht angeordnet sind. Eine solche Kombination aus benachbarten Elektronen und Löcher leitenden Schichten, zwischen denen weiterhin eine als Ladungsträgererzeugungszone fungierende undotierte Schicht angeordnet sein kann, kann auch als ladungserzeugende Schicht (charge generation layer, CGL) bezeichnet werden. Eine solche ladungerzeugende Schicht kann auch zwischen der Grundfarbeinheit und der zusätzlichen Grundfarbeinheit oder zwischen der Vielzahl von Farbeinheiten und der Deckfarbeinheit angeordnet sein.
Durch geeignete Wahl der Materialien in den organischen lichtemittierenden Schichten der Grundfarbeinheit und/oder jeder der Farbeinheiten kann monochromes oder mehrfarbiges oder beispielsweise auch weißes Licht erzeugt werden. Mehrfarbiges oder weißes Licht kann durch die Kombination verschiedener organischer lichtemittierender Materialien in der der Grundfarbeinheit und/oder jeder der Farbeinheiten erzeugt werden.
Folgende Farbkombinationen werden rein exemplarisch genannt:

- Die Grundfarbeinheit emittiert grünes Licht, die Vielzahl von Farbeinheiten emittieren rotes und blaues Licht mit verschiedenen verstärkten oder unterdrückten spektralen Teilbereich.
- Die Grundfarbeinheit emittiert rotes und grünes Licht, die Vielzahl von Farbeinheiten emittieren blaues Licht mit verschiedenen verstärkten oder unterdrückten spektralen Teilbereich.
- Die Grundfarbeinheit emittiert rotes und eine zusätzliche Grundfarbeinheit grünes Licht, die Vielzahl von Farbeinheiten emittieren blaues Licht mit verschiedenen verstärkten oder unterdrückten spektralen Teilbereichen.
- Die Grundfarbeinheit emittiert weißes Licht, welches durch die Vielzahl von Farbeinheiten geringfügig in seiner spektralen Zusammensetzung modifiziert wird.

Dem Fachmann ist erkennbar, dass die erfindungsgemäße Anordnung einer Vielzahl von Farbeinheiten auf mindestens einer Grundfarbeinheit viele Möglichkeiten der Farbkombination bzw. der Farbnuancierung in dem Bauelement zulässt.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
3 eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

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.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das insgesamt mit 100 bezeichnete organische lichtemittierende Bauelement weist ein transparentes Substrat 10 auf, auf welchem eine großflächige, transparent ausgebildete Anode 12 angeordnet ist. Auf der Anode 12 ist eine Grundfarbeinheit 16 angeordnet, welche beispielsweise dazu ausgebildet ist, grünes Licht zu emittieren. Auf der Grundfarbeinheit 16 ist eine Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 angeordnet, die in einer lateralen Richtung L voneinander versetzt sind und verschiedene Höhen aufweisen, das heißt in einer vertikaler Richtung V verschiedene Abmessungen aufweisen. In der Zeichnung sind fünf Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 dargestellt, es können aber auch weniger als fünf, beispielsweise zwei, oder mehr als fünf Farbeinheiten vorgesehen sein. Die Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 sind dazu ausgebildet, entweder rotes oder blaues Licht mit einer gewünschten Akzentuierung in bestimmten Farbbereichen zu emittieren. Über der Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 ist eine reflektierend ausgebildete Kathode 14 angeordnet.
Sowohl die Grundfarbeinheit 16 als auch die Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 umfassen verschiedene organische funktionelle Schichten, darunter jeweils mindestens eine organische lichtemittierende Schicht 20-0, 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5. Die organischen lichtemittierenden Schichten 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5 der Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 weisen in vertikaler Richtung unterschiedliche Abstände von der reflektierend ausgebildeten Kathode 14 auf, wodurch die den jeweiligen Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 zugeordneten Mikrokavitäten individuell im Hinblick auf ihre geometrischen Randbedingungen angepasst sind. Hierdurch kann die Abstrahlung gewisser Farbanteile des emittierten roten beziehungsweise blauen Lichts verstärkt oder reduziert werden und der Farbwiedergabeindex des vom Bauelement 100 abgestrahlten Lichts optimiert werden.
Zwischen der Grundfarbeinheit 16 und der Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 ist eine ladungserzeugende Schicht 22 angeordnet, welche in 1 schraffiert dargestellt ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Grundfarbeinheit 16 und der Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 eine zusätzliche, zweite Grundfarbeinheit 24 vorgesehen, welche bevorzugt Licht aus einem anderen Wellenlängenbereich emittiert als die erste Grundfarbeinheit 16. Beispielsweise kann die Grundfarbeinheit 16 dazu ausgebildet sein, grünes Licht zu emittieren, und die zweite Grundfarbeinheit 24 dazu ausgebildet sein, rotes Licht zu emittieren. Hierzu umfasst die zweite Grundfarbeinheit 24 eine organische lichtemittierende Schicht 20-6. Die Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, blaues Licht mit verschiedenen Farbnuancen zu emittieren. Zwischen der ersten Grundfarbeinheit 16 und der zweiten Grundfarbeinheit 24 ist wiederum eine ladungserzeugende Schicht 22 vorgesehen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 und der reflektierend ausgebildeten Kathode 14 eine Deckfarbeinheit 26 angeordnet, die ähnlich wie die zweite Grundfarbeinheit 24 im zweiten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet ist, rotes Licht zu emittieren. Hierzu umfasst die Deckfarbeinheit 26 eine organische lichtemittierende Schicht 20-7. Wiederum ist die Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 dazu ausgebildet, blaues Licht mit verschiedenen Farbnuancen zu emittieren. Zwischen der Vielzahl von Farbeinheiten 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 und 18-5 und der Deckfarbeinheit 26 ist wiederum eine ladungserzeugende Schicht 22 angeordnet.

Claims

Organisches lichtemittierendes Bauelement (100), umfassend - ein Substrat (10), und - mindestens eine auf dem Substrat angeordnete, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete Schichtenfolge, umfassend - mindestens eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrodenfläche (12), - mindestens eine auf der ersten Elektrodenfläche angeordnete zweite Elektrodenfläche (14), - eine Grundfarbeinheit (16) zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten Elektrodenfläche, und - eine Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) zwischen der Grundfarbeinheit und der ersten oder zweiten Elektrodenfläche, wobei - die Farbeinheiten lateral versetzt voneinander angeordnet sind, - die Grundfarbeinheit und jede der Farbeinheiten jeweils mindestens eine organische lichtemittierende Schicht (20-0, 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5) umfasst, - jede der Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) Blockerschichten umfasst, welche jeweils unterschiedliche Dicken aufweisen, und - sich die Höhen der höchsten und der am wenigsten hohen Farbeinheit (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) um mindestens 20 nm unterscheiden.
Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei die organische lichtemittierende Schicht (20-0) der Grundfarbeinheit (16) dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Wellenlängenbereich und jede der organischen lichtemittierenden Schichten (20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5) der Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung aus jeweils einem von dem ersten Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich zu erzeugen.
Bauelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die organischen lichtemittierenden Schichten (20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5) der Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erzeugen.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die der Grundfarbeinheit (16) und der Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) zugeordneten Wellenlängenbereiche nicht miteinander überlappen.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die organischen lichtemittierenden Schichten (20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5) der Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) jeweils in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) und der Grundfarbeinheit (16) mindestens eine ladungserzeugende Schicht (22) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrodenfläche (12) oder die zweite Elektrodenfläche (14) reflektierend ausgebildet ist.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrodenfläche (12), die zweite Elektrodenfläche (14) und die Grundfarbeinheit (16) jeweils eine Fläche von größer oder gleich einem Quadratmillimeter aufweisen.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Abstand von je zwei benachbarten Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) voneinander weniger als 1 mm beträgt.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) streifenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) in einem zweidimensionalen, insbesondere rechtwinkligen oder hexagonalen Gitter angeordnet sind.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) und der Grundfarbeinheit mindestens eine zusätzliche Grundfarbeinheit (24) angeordnet ist, welche mindestens eine organische lichtemittierende Schicht (20-6) umfasst.
Bauelement (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Farbeinheiten (18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5) zwischen der Grundfarbeinheit (16) und mindestens einer Deckfarbeinheit (26) angeordnet ist, welche mindestens eine organische lichtemittierende Schicht (20-7) umfasst.