DE19532064A1 - Elektrolumineszierendes Schichtsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrolumineszierendes Schichtsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Elektrolumineszierende Schichtsysteme sind bekannt. In diesen werden entweder anorganische oder organi­ sche Substanzen verwendet, die mittels einer elektri­ schen Spannung zum Aussenden von Lichtstrahlen anreg­ bar sind. Die lichtemittierenden Substanzen sind hierbei beispielsweise zwischen flächenhaften Elek­ troden angeordnet, wobei eine erste Elektrode als löcherinjizierende Elektrode und eine zweite Elek­ trode als elektroneninjizierende Elektrode ausgebil­ det ist. Wird die lichtemittierende Substanz von einem organischen Material gebildet, kann die Anre­ gung über eine Gleichspannungsquelle erfolgen. Hier­ bei ist die löcherinjizierende Elektrode mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle und die elektronen­ injizierende Elektrode mit dem Minuspol der Gleich­ spannungsquelle verbunden. Ein derartiges elektrolu­ mineszierendes Schichtsystem ist beispielsweise aus der EP 0 278 757 A2 bekannt. Hier besteht die elek­ troneninjizierende Elektrode (Kathode) aus einer Le­ gierung, wobei als Legierungsbestandteile Alkalime­ talle ausgeschlossen werden. Eine Elektronenaus­ trittsarbeit der elektroneninjizierenden Elektrode ist kleiner als 4 eV. Alkalimetalle sind als Legie­ rungsbestandteil ausgenommen, da diese bekanntermaßen sehr instabil gegen Korrosion und Oxidation sind. Aus "Organic EL Cells with High Luminous Efficiency", International Symposium of Inorganic and Organic Electroluminescence 1994, Hamamatsu, Japan (5.-6. Oct, 1994) 1994, Seite 77 bis 79, ist bekannt ge­ worden, die elektroneninjizierende Elektrode aus einer Aluminium-Lithium-Legierung herzustellen. Hier­ bei wird auf einen Lithiumgehalt von maximal 0,1 Gew.-% abgestellt, da ansonsten die Kathode instabil wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektrolumineszierende Schicht­ system mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß eine ein Alkalimetall ent­ haltende Kathode stabil gegen Korrosion und Oxidation ist. Dadurch, daß die elektroneninjizierende Elek­ trode aus einer Legierung besteht, die als Legie­ rungsbestandteil wenigstens ein Alkalimetall mit einer Elektronenaustrittsarbeit von kleiner als 3,5 eV und ein Erdalkalimetall mit einer Elektronen­ austrittsarbeit von größer als 3,5 eV aufweist, wird vorteilhaft erreicht, daß die elektroneninjizierende Elektrode eine wünschenswerte niedrige Elektronen­ austrittsarbeit aufweist und gleichzeitig gegenüber Korrosion und Oxidation stabil ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die elektroneninjizierende Elektrode aus einer Magnesium-Lithium-Legierung besteht, wobei der Lithiumanteil bevorzugt zwischen 0,1 und 40 Gew.-% liegen kann. Hierdurch wird sehr vorteilhaft er­ reicht, daß die Elektronenaustrittsarbeit der elek­ troneninjizierenden Elektrode durch den Lithiumanteil bestimmt wird, während der Magnesiumanteil die Sta­ bilität der Elektrode gewährleistet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die sche­ matisch eine Schnittdarstellung durch ein elektrolu­ mineszierendes Schichtsystem zeigt, näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die einzigste Figur zeigt ein allgemein mit 10 be­ zeichnetes elektrolumineszierendes Schichtsystem. Die Darstellung zeigt ausschnittsweise schematisch einen Schnitt durch das Schichtsystem 10. Das Schichtsystem 10 besitzt ein lichtemittierendes Material 12, das zwischen einer ersten Elektrode 14 und einer zweiten Elektrode 16 angeordnet ist. Die Elektroden 14 und 16 sind flächenhaft ausgebildet, so daß sich das zwi­ schen den Elektroden 14 und 16 befindliche lichtemit­ tierende Material 12 ebenfalls flächig ausgebildet ist. Die Elektroden 14 und 16 sind mit einer Span­ nungsquelle 18, beispielsweise einer Gleichspannungs­ quelle, verbunden. Die Elektrode 14 ist hierbei mit dem Pluspol der Spannungsquelle 18 und die Elektrode 16 mit dem Minuspol verbunden. Das Schichtsystem 10 weist ferner eine Trägerschicht 20 auf, die bei­ spielsweise zur mechanischen Stabilisierung des Schichtsystems 10 dient.

Das lichtemittierende Material 12 besitzt wenigstens eine organische Substanz, die unter Anlegen der Gleichspannung in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Farbe des emittierten Lichtes wird hierbei durch die chemische Struktur der verwendeten organischen Substanz bestimmt. Als lichtemittierende organische Substanzen kommen beispielsweise Polymere, niedermo­ lekulare organische Verbindungen, Monomere, Mi­ schungen aus polymeren und niedermolekularen organi­ schen Verbindungen oder aus aufgedampften, nieder­ molekularen organischen Verbindungen in Betracht. Zwischen den Elektroden 14 und 16 können weitere Schichten angeordnet sein, die ebenfalls zur Licht­ emission oder zu einem Ladungsträgertransport zu dem lichtemittierenden Material 12 dienen.

Die erste Elektrode 14 besteht aus einem Material mit hoher Elektronenaustrittsarbeit. Diese kann bei­ spielsweise aus einem oxidischen Material, zum Beispiel Indium-Zinnoxid, bestehen. Durch Verbinden der Elektrode 14 mit der Spannungsquelle 18 ist diese als Anode geschaltet, wobei aufgrund der hohen Elek­ tronenaustrittsarbeit, die beispielsweise größer als 4 eV ist, diese Löcher injiziert, die als Ladungs­ träger in das organische Material 12 transportiert werden. Die Elektrode 14 ist auf Grund ihrer hohen Elektronenaustrittsarbeit korrosionsbeständig. Die Elektrode 14 und die Trägerschicht 20 bestehen vor­ teilhafterweise aus einem optisch transparenten oder semitransparenten Material, so daß das von dem lichtemittierenden Material emittierte Licht von dem Schichtsystem 10 abgestrahlt werden kann.

Die zweite Elektrode 16 besteht aus einer Legierung, die als Legierungsbestandteil wenigstens ein Alkali­ metall und ein Erdalkalimetall aufweist. Nach einem konkreten Ausführungsbeispiel besteht die Elektrode 16 aus einer Magnesium-Lithium-Legierung (MgLi). Der Lithiumanteil kann hierbei zwischen 0,1 und 40 Gew.-% variieren. Lithium besitzt eine Elektronenaustritts­ arbeit, die niedriger als 3,5 eV ist. Der weitere von einem Erdalkalimetall, hier Magnesium, gebildete Legierungsbestandteil besitzt eine Elektronenaus­ trittsarbeit, die größer als 3,5 eV ist. Durch die Kombination des Alkalimetalls mit dem Erdalkalimetall besitzt die Elektrode 16 eine geringe Elektronen­ austrittsarbeit, da die Elektronenaustrittsarbeit von dem Legierungsbestandteil mit der niedrigsten Elek­ tronenaustrittsarbeit, hier also beispielsweise dem Lithium, bestimmt wird. Die Stabilität der Elektrode 16 gegen Korrosion und Oxidation hingegen wird von dem Legierungsbestandteil mit der höheren Elektronen­ austrittsarbeit, hier also dem Magnesium, bestimmt. Die Elektrode 16 besitzt also insgesamt eine niedrige Elektronenaustrittsarbeit und ist gleichzeitig sta­ bil. Nach weiteren Ausführungsbeispielen kann die Elektrode 16 weitere Legierungsbestandteile enthal­ ten, die die Stabilität der Elektrode 16 weiter erhöhen. Die zusätzlichen Bestandteile können ein Metall sein, dessen Elektronenaustrittsarbeit größer oder gleich der von Aluminium (4,28 eV) ist. Dies kann beispielsweise Aluminium, Nickel, Silber, Chrom sein. Vorteilhafte Legierungen für die Elektrode 16 sind beispielsweise eine Magnesium-Lithium-Legierung, eine Magnesium-Lithium-Silber-Legierung, eine Magnesium-Lithium-Aluminium-Legierung, eine Magnesium-Lithium-Kalzium-Legierung, eine Magnesium- Lithium-Kalzium-Silber-Legierung. Andere Legierungs­ zusammensetzungen sind ebenfalls möglich, wenn wenigstens ein Legierungsbestandteil ein Alkalimetall und ein Legierungsbestandteil ein Erdalkalimetall ist.

Durch das Verbinden der Elektrode 14 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 18 und der Elektrode 16 mit dem Minuspol der Spannungsquelle wirkt diese als Kathode und injiziert Elektronen in das lichtemittierende organische Material 12. Hierdurch kommt es in dem lichtemittierenden organischen Material 12 zu einem Stromfluß zwischen der Anode 14 und der Kathode 16, so daß die organischen Substanzen zum Erzeugen von Lichtquanten angeregt werden. Das elektrolumines­ zierende Schichtsystem 10 kann somit als Leuchtquelle verwendet werden.

Dadurch, daß die Elektrode 16 aus einem stabilen und gleichzeitig eine niedrige Elektronenaustrittsarbeit aufweisenden Material besteht, kann diese mit hoher Effizienz, das heißt mit gutem Verhältnis der Licht­ ausbeute zum Anregungsstrom, betrieben werden, und diese bleibt gleichzeitig über die Lebensdauer des Schichtsystems 10 stabil gegen eine Oxidation und Korrosion.

Claims (4)

1. Elektrolumineszierendes Schichtsystem mit einem zwischen zwei mit einer Gleichspannungsquelle ver­ bindbaren Elektroden angeordneten lichtemittierenden organischen Material, wobei eine erste Elektrode eine löcherinjizierende Elektrode (Anode) und eine zweite Elektrode eine elektroneninjizierende Elektrode (Kathode) ist und die elektroneninjizierende Elektro­ de aus einer Legierung besteht, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektroneninjizierende Elektrode (16) aus einer Legierung besteht, die als Legierungs­ bestandteil wenigstens ein Alkalimetall mit einer Elektronenaustrittsarbeit von kleiner als 3,5 eV und ein Erdalkalimetall mit einer Elektronenaustritts­ arbeit von größer als 3,5 eV aufweist.

2. Elektrolumineszierendes Schichtsystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (16) aus einer Magnesium-Lithium-Legierung besteht.

3. Elektrolumineszierendes Schichtsystem nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lithium­ anteil zwischen 0,1 und 40 Gew.-% beträgt.

4. Elektrolumineszierendes Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (16) weitere metallische Legie­ rungsbestandteile aufweist, deren Elektronenaus­ trittsarbeit größer oder gleich der von Aluminium ist.