DE102015102371B4 - Organisches Licht emittierendes Bauelement - Google Patents
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Abstract
Organisches Licht emittierendes Bauelement mit einem organischen funktionellen Schichtenstapel (10) zwischen zwei Elektroden (2, 7),wobei der organische funktionelle Schichtenstapel (10) zumindest zwei organische Licht emittierende Schichten (4, 5) und zumindest eine Ladungsträgererzeugungsschicht (11) aufweist undwobei zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5) Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) ist.
Description
- Es wird ein organisches Licht emittierendes Bauelement angegeben.
- Die Druckschrift
EP 2 713 416 A1 beschreibt organische Bauelemente, organische Leuchtdioden und organische Solarzellen. - Die Druckschrift
DE 102 24 021 B4 beschreibt ein phosphoreszentes Licht emittierendes Bauelement mit organischen Schichten. - Die Druckschrift WO 2011/ 097 259 A1 beschreibt eine organische Licht emittierende Diode.
- Eine organische Licht emittierende Diode (OLED) kann in eine organische Emitterschicht injizierte Ladungsträgerpaare, die jeweils aus einem Elektron und einem Loch gebildet werden, in Photonen konvertieren. Bei einer OLED mit nur einer Emitterschicht kann pro injiziertem Ladungsträgerpaar maximal ein Photon erzeugt werden. Um eine höhere Effizienz zu erreichen, ist es bekannt, mehrere Emitterschichten übereinander zu stapeln, wobei zwischen benachbarten Emitterschichten jeweils eine Ladungsträgererzeugungsschicht (CGL: „charge generation layer“) angeordnet ist. Dadurch kann es möglich sein, pro Ladungsträgerpaar, das in einen solchen Stapel injiziert wird, mehrere Photonen zu erzeugen, da die Ladungsträgererzeugungsschichten wie interne Anoden und Kathoden wirken.
- Eine CGL weist üblicherweise einen p-dotierten Bereich und einen n-dotierten Bereich auf, die über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sein. Ein Nachteil eines solchen Aufbaus, in dem die CGLs zusätzliche Schichten zu den für die Lichtemission erforderlichen Schichten darstellen, kann darin liegen, dass die eingesetzten CGL-Schichten oftmals in dem Wellenlängenbereich absorbieren, in dem die OLED emittiert, wodurch die Effizienz der OLED gesenkt wird. Übliche kommerziell erhältliche p-und n-Dotierstoffe sind zudem im Vergleich zu anderen Materialien einer OLED oft teuer. Des Weiteren kann eine Leitfähigkeitsdotierung im allgemeinen eine starke Abhängigkeit der Betriebsspannung von der Temperatur verursachen, so dass vermutet wird, dass hierin auch einer der limitierten Faktoren für die Stabilität von OLED bei hohen Temperaturen liegt.
- Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches Licht emittierendes Bauelement mit zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten anzugeben.
- 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 Licht emittierendes Bauelement weist zumindest zwei Elektroden auf, zwischen denen ein organischer funktioneller Schichtenstapel angeordnet ist. Der organische funktionelle Schichtenstapel weist die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten in Form von organischen elektrolumineszierenden Schicht auf, die im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements durch Ladungsträgerrekombination Licht erzeugen. Das organische Licht emittierende Bauelement kann insbesondere als organische Licht emittierende Diode (OLED) mit zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten ausgebildet sein.
- Der organische funktionelle Schichtstapel kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann zusätzlich zu den zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten zumindest eine funktionelle Schicht aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist, um eine effektive Löcherinjektion in zumindest eine der Licht emittierenden Schichten zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, mit Camphersulfonsäure dotiertes Polyanilin oder mit Polystyrolsulfonsäure dotiertes Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann weiterhin zumindest eine funktionelle Schicht aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgebildet ist. Allgemein kann der organische funktionelle Schichtenstapel zusätzlich zu den zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten eine Mehrzahl von organischen funktionellen Schichten aufweisen, die ausgewählt sind aus Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Elektroneninjektionsschichten, Elektronentransportschichten, Lochblockierschichten und Elektronenblockierschichten. Insbesondere können die Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels vollständig oder zumindest überwiegend organische funktionelle Schichten sein. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass einzelne Schichten des organischen funktionelle Schichtenstapels auch anorganische Materialien aufweisen oder daraus gebildet sind, so etwa beispielsweise eine Zwischenschicht einer Ladungsträgererzeugungsschicht, wie weiter unten beschrieben ist.
- Im Hinblick auf den prinzipiellen Aufbau eines organischen Licht emittierenden Bauelements, dabei insbesondere im Hinblick auf den Aufbau, die Schichtzusammensetzung und die Materialien des organischen funktionellen Schichtenstapels, wird auf die Druckschrift
WO 2010/066245 A1 - Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der organische funktionelle Schichtenstapel mit den zwei Elektroden auf einem Substrat angeordnet. Das Substrat kann beispielsweise 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. Besonders bevorzugt weist das Substrat Glas, beispielsweise in Form einer Glasschicht, Glasfolie oder Glasplatte, auf oder ist daraus.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine der Elektroden transparent ausgebildet. Mit „transparent“ wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transparente Schicht klar durchscheinend oder zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass die transparente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transparent bezeichnete Schicht möglichst lichtdurchlässig, so dass insbesondere die Absorption von im Betrieb des Bauelements im organischen funktionellen Schichtenstapel erzeugtem Licht so gering wie möglich ist.
- Die zwei Elektroden, zwischen denen der organische funktionelle Schichtenstapel angeordnet ist, können beispielsweise auch beide transparent ausgebildet sein, sodass das in den zumindest zwei Licht emittierenden Schichten zwischen den beiden Elektroden erzeugte Licht in beide Richtungen, also durch beide Elektroden hindurch, abgestrahlt werden kann. Für den Fall, dass das organische Licht emittierende Bauelement ein Substrat aufweist, bedeutet dies, dass Licht sowohl durch das Substrat hindurch, das dann ebenfalls transparent ausgebildet ist, als auch in die vom Substrat abgewandte Richtung abgestrahlt werden kann. Weiterhin können in diesem Fall alle Schichten des organischen Licht emittierenden Bauelements transparent ausgebildet sein, sodass das organische Licht emittierende Bauelement eine transparente OLED bildet. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass eine der beiden Elektroden, zwischen denen der organische funktionelle Schichtenstapel angeordnet ist, nicht-transparent und vorzugsweise reflektierend ausgebildet ist, sodass das in den zumindest zwei Licht emittierenden Schichten zwischen den beiden Elektroden erzeugte Licht nur in eine Richtung durch die transparente Elektrode abgestrahlt werden kann. Ist die auf dem Substrat angeordnete Elektrode transparent und ist auch das Substrat transparent ausgebildet, so spricht man auch von einem so genannten „bottom emitter“, während man im Fall, dass die dem Substrat abgewandt angeordnete Elektrode transparent ausgebildet ist, von einem so genannten „top emitter“ spricht.
- Der organische funktionelle Schichtenstapel des hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelements weist weiterhin zumindest eine Ladungsträgererzeugungsschicht auf. Mit einer „Ladungsträgererzeugungsschicht“ wird hier und im Folgenden eine Schichtenfolge beschrieben, die im Allgemeinen durch einen pn-Übergang gebildet wird. Die Ladungsträgererzeugungsschicht, die auch als so genannte „charge generation layer“ (CGL) bezeichnet werden kann, ist insbesondere als einen Tunnelübergang bildenden pn-Übergang ausgebildet, der in Rückwärtsrichtung betrieben wird und der zu einer effektiven Ladungstrennung und damit zur „Erzeugung“ von Ladungsträgern eingesetzt werden kann.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ladungsträgererzeugungsschicht eine erste organische Schicht auf, die mit einem ersten Ladungsträgertyp dotiert ist. Weiterhin weist die Ladungsträgererzeugungsschicht eine zweite organische Schicht auf, die mit einem zweiten Ladungsträgertyp dotiert ist, der vom ersten Ladungsträger Typ verschieden ist. Insbesondere weist die Ladungsträgererzeugungsschicht eine Elektronen leitende Schicht und eine Löcher leitende Schicht auf. „Elektronen leitend“ und „Löcher leitend“ können hier und im Folgenden auch als n-leitend bzw. p-leitend bezeichnet werden. Mit anderen Worten weist die Ladungsträgererzeugungsschicht zumindest zwei organische Schichten auf, von denen eine p-dotiert und die andere n-dotiert ist.
- Weiterhin ist zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht. Das bedeutet mit anderen Worten, dass zumindest eine Schicht der Ladungsträgererzeugungsschicht gleichzeitig auch eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten bildet und ein Material enthält, das im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements Licht emittiert. Insbesondere kann somit zumindest die erste oder die zweite organische Schicht der Ladungsträgererzeugungsschicht gleichzeitig eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten sein. Das bedeutet mit anderen Worten auch, dass zumindest eine der zwei organischen Licht emittierenden Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels die Funktionalität einer organischen Schicht der Ladungsträgererzeugungsschicht aufweist, die also p- oder n-leitend ist und zur Ladungsträgererzeugung in der Ladungsträgererzeugungsschicht beiträgt. Zumindest ein Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht bildet somit einen Licht erzeugenden Bereich, also zumindest eine der organischen Licht emittierenden Schichten des organischen Licht emittierenden Bauelements.
- Dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement liegt insbesondere die Überlegung zu Grunde, den Aufbau einer gestapelten OLED, also einer OLED mit zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten, dadurch wesentlich zu vereinfachen, dass zumindest eine Licht emittierende Schicht oder auch beide Licht emittierenden Schichten die Aufgabe einer p- und/oder n-Schicht in einer Ladungsträgererzeugungsschicht übernehmen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zumindest eine Licht emittierende Schicht verwendet wird, die zusätzlich auch p- oder n-leitende Eigenschaften aufweist und die zusammen mit zumindest einer weiteren entgegengesetzt leitenden Schicht einen CGL-Effekt zeigt. Durch den hier beschriebenen Aufbau des organischen Licht emittierenden Bauelements kann es möglich sein, auf in herkömmliche Loch und Elektronen leitende Matrixmaterialien dotierte kommerzielle p- und n-Dotierstoffe zu verzichten und einen einfacheren OLED-Aufbau zu realisieren.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in der organischen Licht emittierenden Schicht, die als Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht ausgebildet ist, ein Emittermaterial verwendet, das gleichzeitig als p- oder n-Dotierstoff dient. Das kann beispielsweise bedeuten, dass die zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten, die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht ist, ein Material aufweist, das gleichzeitig als Dotierstoff und als Emittermaterial wirkt. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass eine organische Licht emittierende Schicht, die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht ist, ein Emittermaterial und zusätzlich einen Dotierstoff aufweist.
- Beispielsweise kann die zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten, die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht ist, einen p-Dotierstoff aufweisen, der gleichzeitig ein Emittermaterial ist. Der p-Dotierstoff, der gleichzeitig ein Emittermaterial ist, kann beispielsweise Ir(ppy)3 (Tris-(2-phenylpyridin)iridium(III) aufweisen oder daraus sein.
- Weiterhin kann die zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten, die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht ist, einen n-Dotierstoff aufweisen, der gleichzeitig ein Emittermaterial ist.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist genau eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht. Weiterhin kann zwischen der anderen der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten, also derjenigen organischen Licht emittierenden Schicht, die nicht Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht ist, und der Ladungsträgererzeugungsschicht eine Ladungsträgerblockierschicht angeordnet sein.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten beide Teile der Ladungsträgererzeugungsschicht. In diesem Fall bilden die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten die erste und zweite organische Schicht der Ladungsträgererzeugungsschicht und sind mit unterschiedlichen Ladungsträgertypen dotiert.
- Eine Löcher leitende organische Schicht, insbesondere eine Löcher leitende Schicht der Ladungsträgererzeugungsschicht, die eine organische Licht emittierende Schicht oder auch eine reine CGL-Schicht ohne Lichtemission sein kann, kann als p-dotierte Schicht ausgebildet sein, die einen anorganischen oder organischen Dotierstoff in einer organischen Löcher leitenden Matrix aufweist. Als anorganischer Dotierstoff kommen beispielsweise Übergangsmetalloxide wie etwa Vanadiumoxid, Molybdänoxid oder Wolframoxid in Frage. Als organische Dotierstoffe kommen beispielsweise Tetrafluorotetracyanoquinodimethan (F4-TCNQ) oder Kupfer-Pentafluorobenzoat (Cu(I)pFBz) in Frage. Weiterhin kommen als organische Dotierstoffe beispielsweise Übergangsmetallkomplexe in Frage. Diese können bevorzugt ein Zentralatom, beispielsweise Cu, mit Liganden aufweisen, beispielsweise Acetylacetonat (acac). Weiterhin kommen beispielsweise Kupferkomplexe, beispielsweise Kupfer-Carboxylate, oder auch Metallkomplexe mit Bismut und/oder Chrom in Frage.
- Eine Elektronen leitende organische Schicht, insbesondere eine Elektronen leitende Schicht der Ladungsträgererzeugungsschicht, die eine organische Licht emittierende Schicht oder auch eine reine CGL-Schicht sein kann, kann als n-dotierte Schicht ausgebildet sein, die in einer organischen Elektronen leitenden Matrix einen n-Dotierstoff aufweist, beispielsweise ein Metall mit niedriger Austrittsarbeit wie beispielsweise Cs, Li, Ca, Na, Ba oder Mg oder Verbindungen daraus, beispielsweise Cs2CO3 oder Cs3PO4.
- Als Matrixmaterialien können für eine Löcher leitende Schicht eines oder mehrere Materialien in Frage kommen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die HAT-CN (Hexaazatriphenylenhexacarbonitril), F16CuPc (Kupfer-Hexadecafluorophthalocyanin), α-NPD, NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), beta-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), Spiro-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin), Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro), DMFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren), DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren), DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren), DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren), Spiro-TAD (2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren), 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-ylamino)phenyl]-9H-fluoren, 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-ylamino)phenyl]-9H-fluoren, 9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor, N,N'bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin, 2,7-Bis[N,Nbis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spiro-bifluoren, 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spiro-bifluoren, 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren, Di-[4-(N,Nditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan, 2,2',7,7'-tetra(N, N-ditolyl)amino-spiro-bifluoren, N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-ylbenzidin sowie Gemische dieser Verbindungen umfasst.
- Als Matrixmaterialien einer Elektronen leitenden Schicht können eines oder mehrere Materialien in Frage kommen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die 2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazol), 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol, 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP), 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazol, 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen, 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (BPhen), 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4triazol, Bis(2-methyl-8-quinolinolat)-4-(phenylphenolato)aluminium, 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl, 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2yl)-anthracen, 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridin-6-yl)-1,3,4oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluoren, 1,3-Bis[2-(4-tertbutylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen, 2-(naphthalen-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin, 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin, Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)boran, 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin, Phenyldipyrenylphosphinoxid, Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide, Perylentetracarbonsäuredianhydrid und dessen Imide, Materialien basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit sowie Gemische der vorgenannten Stoffe umfasst.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform grenzen die erste und zweite organische Schicht der Ladungsträgererzeugungsschicht, von denen zumindest eine eine organische Licht emittierende Schicht ist, unmittelbar aneinander an. Alternativ hierzu kann die Ladungsträgererzeugungsschicht zwischen der ersten und zweiten organischen Schicht, also zwischen der Elektronen leitenden Schicht und der Löcher leitenden Schicht, eine undotierte Zwischenschicht aufweisen. Die Zwischenschicht kann beispielsweise durch ein Metalloxid, etwa VOx, beispielsweise V2O5, MoOx, WOx, Al2O3, Indiumzinnoxid, SnOx und/oder ZnOx, oder eine metallorganische Verbindung wie etwa ein Phthalocyanin, beispielsweise Kupferphthalocyanin (CuPc), Vanadylphthalocyanin (VOPc), Titanylphthalocyanin (TiOPc), gebildet werden und weiterhin eine Dicke von größer oder gleich 1 nm oder größer oder gleich 2 nm und kleiner oder gleich 10 nm oder kleiner oder gleich 5 nm aufweisen. Weiterhin kann die Zwischenschicht eine dünne Metallschicht, beispielsweise mit einer Dicke von größer oder gleich 0,1 nm und kleiner oder gleich 5 nm und beispielsweise mit einem oder mehreren Metallen ausgewählt aus Al, Ag, Cu, Ca und Au, aufweisen oder daraus bestehen. Die Zwischenschicht kann weiterhin auch zwei oder mehrere der vorgenannten Materialien aufweisen, beispielsweise in Form einer Mischschicht. Durch die Zwischenschicht kann beispielsweise eine Abreaktion der mitunter hochreaktiven Schichten und/oder eine Diffusion von Dotierstoffen zwischen den Schichten der Ladungsträgererzeugungsschicht unterdrückt werden.
- Bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement ist mit Vorteil ein im Vergleich zu üblichen OLEDs mit CGLs vereinfachter Stapelaufbau möglich, da zumindest eine organische Licht emittierende Schicht auch die zusätzliche Aufgabe einer Schicht einer CGL übernimmt. Damit verbunden kann auch eine schnellere und vereinfachte Herstellung mit geringerer Taktzeit möglich sein, was insbesondere für eine Inline-Fertigung vorteilhaft sein kann. Weiterhin kann es möglich sein, dass das organische Licht emittierende Bauelement eine höhere Stabilität durch eine verringerte Anzahl an Verlustkanälen, Materialien und Grenzflächen bietet. Darüber hinaus kann eine höhere Effizienz in Bezug auf die Lichtabstrahlung durch eine Verringerung des Absorptionsverlustes des emittierten Lichts in den dotierten Schichten sowie in Bezug auf einen geringeren Spannungsabfall aufgrund einer geringeren Anzahl von Schichten möglich sein. Durch eine zumindest teilweise Vermeidung der Verwendung teurer kommerzieller p-und n-Dotierstoffe können sich auch geringere Kosten ergeben.
- 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 Licht emittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, -
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, -
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und -
5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren 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.
- In
1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, das einen organischen funktionellen Schichtenstapel 10 mit zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten 4, 5 zwischen zwei Elektroden 2, 7 aufweist. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 2, 7 und der organische funktionelle Schichtenstapel 10 auf einem Substrat 1 angeordnet. Das Substrat 1 kann als Trägerelement für die darauf aufgebrachten Schichten dienen und beispielsweise Glas, etwa in Form einer Glasfolie oder Glasplatte, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ kann das Substrat 1 auch eine Kunststofffolie oder ein Laminat aus mehreren Kunststofffolien und/oder Glasfolien aufweisen oder daraus gebildet sein.
- Zumindest eine der beiden Elektroden 2, 7 ist transparent ausgebildet, wobei zumindest im Fall der Ausbildung des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 als Bottom-Emitter, bei dem die zwischen dem Substrat 1 und dem organischen funktionellen Schichtenstapel 10 angeordnete untere Elektrode 2 transparent ist, auch das Substrat 1 transparent ausgebildet ist. Im Fall der Ausbildung des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 als Top-Emitter ist zumindest die obere Elektrode 7 transparent ausgebildet. Soll das organische Licht emittierende Bauelement 100 Licht nur in eine Richtung abstrahlen, so ist die der Abstrahlrichtung entgegengesetzt angeordnete Elektrode, also im Fall eines Bottom-Emitters die obere Elektrode 7 und im Fall eines Top-Emitters die untere Elektrode 2, bevorzugt reflektierend ausgebildet. Sind beide Elektroden 2, 7 sowie das Substrat 1 transparent, ist das organische Licht emittierende Bauelement bevorzugt als transparente OLED ausgebildet, die im Betrieb beidseitig Licht abstrahlen kann.
- Als Material für eine transparente Elektrode kann beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid verwendet werden. Transparente leitende Oxide (TCO: „transparent conductive oxide“) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, Indiumzinnoxid (ITO) oder Aluminiumzinkoxid (AZO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn3O4, 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.
- Weiterhin kann eine transparente Elektrode auch eine Metallschicht mit einem Metall oder einer Legierung aufweisen, beispielsweise mit einem oder mehreren der folgenden Materialien: Ag, Pt, Au, Mg, Ag:Mg. Darüber hinaus sind auch andere Metalle möglich. Die Metallschicht weist dabei eine derart geringe Dicke auf, dass sie zumindest teilweise durchlässig für das von den zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten 4, 5 im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 erzeugte Licht ist, beispielsweise eine Dicke von kleiner oder gleich 50 nm.
- Als Material für eine reflektierende Elektrode kann beispielsweise ein Metall verwendet werden, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen daraus. Insbesondere kann eine reflektierende Elektrode Ag, Al oder Legierungen mit diesen aufweisen, beispielsweise Ag:Mg, Ag:Ca, Mg:Al.
- Die Elektroden 2, 7 können auch Kombinationen von zumindest einer oder mehreren TCO-Schichten und zumindest einer oder mehreren Metallschichten aufweisen.
- Die Elektroden 2, 7 können jeweils großflächig ausgebildet sein. Dadurch kann eine großflächige Abstrahlung des in den organischen Licht emittierenden Schichten erzeugten Lichts ermöglicht werden. „Großflächig“ kann dabei bedeuten, dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 eine Fläche von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist.
- Das organische Licht emittierende Bauelement 100 ist als so genannte gestapelte OLED ausgebildet, bei dem die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten 4, 5 innerhalb des organischen funktionellen Schichtenstapels 10 in Stapelrichtung übereinander angeordnet sind. Der organische funktionelle Schichtenstapel 10 weist weiterhin eine Ladungsträgererzeugungsschicht 11 auf, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die organische Licht emittierende Schicht 4 Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 ist. Insbesondere weist die Ladungsträgererzeugungsschicht 11 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste organische Schicht 12 auf, die mit einem ersten Ladungsträgertyp dotiert ist, und eine zweite organische Schicht 13, die mit einem zweiten Ladungsträgertyp dotiert ist, der verschieden vom ersten Ladungsträgertyp ist. Die erste organische Schicht 12, die gleichzeitig die organische Licht emittierende Schicht 4 ist, und die zweite organische Schicht 13 grenzen im gezeigten Ausführungsbeispiel unmittelbar aneinander an und bilden einen rückwärts betriebenen pn-Übergang, der im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 zu einer Ladungsträgertrennung und somit zu einer Bereitstellung von Ladungsträger für die organischen Licht emittierenden Schichten 4 und 5 führt.
- Beispielsweise können die untere Elektrode 2 als Anode und die obere Elektrode 7 als Kathode ausgebildet sein. In diesem Fall sind die erste organische Schicht 12 bzw. die organische Licht emittierende Schicht 4 Elektronen leitend und die zweite organische Schicht 13 Löcher leitend ausgebildet. Entsprechend sind die erste organische Schicht 12 bzw. die organische Licht emittierende Schicht 4 n-dotiert und die zweite organische Schicht 13 p-dotiert ausgebildet.
- Alternativ zu der beschriebenen Polarität der Elektroden 2, 7 und der entsprechenden Ausbildung der Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels 10 kann die Polarität des organischen Licht emittierenden Bauelement 100 auch umgekehrt sein, so dass die untere Elektrode 2 als Kathode und die obere Elektrode 7 als Anode ausgebildet sein kann. In diesem Fall sind auch die Dotierungen der organischen Schichten 12, 13 der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 umgekehrt. Die erste organische Schicht 12 bzw. die organische Licht emittierende Schicht 4 ist in diesem Fall also p-dotiert, während die zweite organische Schicht 13 n-dotiert ist.
- Die p- bzw. n-leitenden Eigenschaften der organischen Licht emittierenden Schicht 4 kann erreicht werden, indem diese ein Matrixmaterial aufweist, in dem ein Emittermaterial enthalten ist, das gleichzeitig als p- bzw. n-Dotierstoff dient. Für den Fall, dass die organische Licht emittierende Schicht 4 gleichzeitig eine p-dotierte erste organische Schicht 12 der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 bildet, kann beispielsweise Ir(ppy)3 als Material verwendet werden, das einen Emitter und gleichzeitig einen p-Dotierstoff bildet. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass ein Matrixmaterial verwendet wird, in dem ein Emittermaterial zur Erzeugung von Licht und zusätzlich ein geeigneter Dotierstoff enthalten sind.
- Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann es auch möglich sein, dass anstelle der organischen Licht emittierenden Schicht 4 die organische Licht emittierende Schicht 5 als Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 ausgebildet ist. In diesem Fall bildet die organische Licht emittierende Schicht 5 beispielsweise die zweite organische Schicht 13 der Ladungsträgererzeugungsschicht 11, während die erste organische Schicht 12 zwischen den organischen Licht emittierenden Schichten 4, 5 angeordnet ist. Die vorab beschriebenen Merkmale der organischen Licht emittierenden Schichten 4, 5 und der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 gelten für diesen Fall entsprechend.
- Weiterhin kann es auch möglich sein, dass der organische funktionelle Schichtenstapel 10 mehr als zwei organische Licht emittierende Schichten aufweist, wobei in diesem Fall zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten organischen Licht emittierenden Schichten jeweils eine Ladungsträgererzeugungsschicht angeordnet sein kann. Zumindest eine oder jede der Ladungsträgererzeugungsschichten kann zumindest eine organische Schicht aufweisen, die durch eine der organischen Licht emittierenden Schichten gebildet ist.
- Der organische funktionelle Schichtenstapel 10 kann zusätzlich zu den beschriebenen organischen funktionellen Schichten 4, 5, 12, 13 weitere organische funktionelle Schichten aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind rein beispielhaft Ladungsträgerinjektions- bzw. - transportschichten 3, 6 gezeigt, die je nach Polarität der Elektroden 2, 7 Löcher oder Elektronen leitend sind.
- Weiterhin kann über den Elektroden 2, 7 und dem organischen funktionellen Schichtenstapel 10 eine Verkapselungsanordnung, bevorzugt in Form einer Dünnschichtverkapselung, aufgebracht sein (nicht gezeigt), um das organische Licht emittierende Bauelement 100 und insbesondere die Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels 10 und die Elektroden 2, 7 vor schädigenden Materialien aus der Umgebung wie beispielsweise Feuchtigkeit und/oder Sauerstoff und/oder anderen korrosiven Substanzen wie etwa Schwefelwasserstoff zu schützen. Die Verkapselungsanordnung kann hierzu eine oder mehrere dünne Schichten aufweisen, die beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens aufgebracht sind und die beispielsweise eines oder mehrere der Materialien Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und Tantaloxid aufweisen. Die Verkapselungsanordnung kann weiterhin beispielsweise auf einer Dünnschichtverkapselung einen mechanischen Schutz in Form einer Kunststoffschicht und/oder einer auflaminierten Glasschicht aufweisen, wodurch beispielsweise ein Kratzschutz erreicht werden kann. Alternativ sind auch andere Verkapselungsanordnungen möglich, beispielsweise in Form eines aufgeklebten Glasdeckels.
- In Verbindung mit den
2 bis5 sind in Ausschnitten eines organischen Licht emittierenden Bauelements weitere Ausführungsbeispiele in Bezug auf die Ausbildung der organischen Licht emittierenden Schichten 4, 5 und der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 gezeigt, die Modifikationen des Ausführungsbeispiel der1 darstellen. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich daher vornehmlich auf Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der1 bzw. den jeweils vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen. - Wie in
2 gezeigt ist, kann die Ladungsträgererzeugungsschicht 11 zwischen der ersten organischen Schicht 12 und der zweiten organischen Schicht 13 zusätzlich eine Zwischenschicht 14 aufweisen, die die Materialien der organischen Schichten 12, 13 trennt. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn eine Reaktion zwischen den Materialien der Schichten 12 und 13 oder eine Diffusion, beispielsweise von Dotierstoffen, zwischen diesen Schichten verhindert werden soll. Die Zwischenschicht 14 kann Materialien wie oben im allgemeinen Teil beschrieben aufweisen. - In
3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zusätzlich zwischen der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 und der organischen Licht emittierenden Schicht 5, die nicht Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 ist, eine Ladungsträgerblockierschicht 8 angeordnet ist. Für den Fall, dass die zweite organische Schicht 13 p-leitend ist, kann es sich bei der Ladungsträgerblockierschicht 8 um eine Elektronenblockierschicht handeln. Für den Fall, dass die zweite organische Schicht 13 n-leitend ist, kann es sich bei der Ladungsträgerblockierschicht 8 entsprechend um eine Lochblockierschicht handeln. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel können die organischen Schichten 12, 13 der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 auch ohne eine dazwischen angeordnete Zwischenschicht 14 unmittelbar aneinander angrenzen. - Entsprechend der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der
1 gelten auch die Ausführungsbeispiele der2 und3 für beide möglichen Polaritäten des organischen Licht emittierenden Bauelements 100. Weiterhin ist auch möglich, dass anstelle der organischen Licht emittierenden Schicht 4 die organische Licht emittierende Schicht 5 Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 ist. Die in Verbindung mit der Zwischenschicht 14 und der Ladungsträgerblockierschicht 8 beschriebenen Merkmale gelten in diesem Fall entsprechend. - In
4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem beide organische Licht emittierende Schichten 4, 5 als Schichten der Ladungsträgererzeugungsschicht 11, also als erste organische Schicht 12 und als zweite organische Schicht 13, ausgebildet sind, die ohne eine dazwischen angeordnete Zwischenschicht unmittelbar aneinander angrenzen. Die vorab in Verbindung mit der organischen Licht emittierenden Schicht 4 beschriebenen Merkmale, die gleichzeitig als erste organische Schicht 12 der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 ausgebildet ist, gelten gleichermaßen für die organischen Licht emittierenden Schichten 4 und 5, wobei je nach Polarität des organischen Licht emittierenden Bauelements eine der organischen Licht emittierenden Schichten 4 und 5 p-dotiert und die andere n-dotiert ist. Wie vorab beschrieben kann jeweils der Dotierstoff gleichzeitig das Emittermaterial der betreffenden Schicht bilden oder es kann zusätzlich zu einem Dotierstoff ein geeignetes Emittermaterial enthalten sein. - In
5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der4 zusätzlich zwischen den als Teile der Ladungsträgererzeugungsschicht 11 ausgebildeten organischen Licht emittierenden Schichten 4, 5 eine Zwischenschicht 14 aufweist, wie in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der2 beschrieben ist. - Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Claims (12)
- Organisches Licht emittierendes Bauelement mit einem organischen funktionellen Schichtenstapel (10) zwischen zwei Elektroden (2, 7), wobei der organische funktionelle Schichtenstapel (10) zumindest zwei organische Licht emittierende Schichten (4, 5) und zumindest eine Ladungsträgererzeugungsschicht (11) aufweist und wobei zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5) Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) ist.
- Bauelement nach
Anspruch 1 , wobei die Ladungsträgererzeugungsschicht (11) eine erste organische Schicht (12), die mit einem ersten Ladungsträgertyp dotiert ist, und eine zweite organische Schicht (13), die mit einem zweiten Ladungsträgertyp dotiert ist, aufweist und zumindest eine der ersten und zweiten organischen Schicht (12, 13) gleichzeitig eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5) ist. - Bauelement nach
Anspruch 2 , wobei die erste und zweite organische Schicht (12, 13) unmittelbar aneinander angrenzen. - Bauelement nach
Anspruch 2 , wobei zwischen der ersten und zweiten organischen Schicht (12, 13) eine Zwischenschicht (14) angeordnet ist. - Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5), die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) ist, ein Material aufweist, das gleichzeitig als Dotierstoff und als Emittermaterial wirkt.
- Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5), die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) ist, einen p-Dotierstoff aufweist, der gleichzeitig ein Emittermaterial ist.
- Bauelement nach
Anspruch 6 , wobei der p-Dotierstoff, der gleichzeitig ein Emittermaterial ist, Ir(ppy)3 aufweist oder dadurch gebildet wird. - Bauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei die zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5), die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) ist, einen n-Dotierstoff aufweist, der gleichzeitig ein Emittermaterial ist. - Bauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei die zumindest eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5), die Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) ist, einen Dotierstoff und zusätzlich ein Emittermaterial aufweist. - Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei genau eine der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5) Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) ist.
- Bauelement nach
Anspruch 10 , wobei zwischen der anderen der zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5) und der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) eine Ladungsträgerblockierschicht (8) angeordnet ist. - Bauelement nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , wobei die zumindest zwei organischen Licht emittierenden Schichten (4, 5) beide Teil der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) sind und eine erste und zweite organische Schicht (12, 13) der Ladungsträgererzeugungsschicht (11) bilden, die mit unterschiedlichen Ladungsträgertypen dotiert sind.
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