DE4428450A1 - Optical electroluminescent component used as LED's - Google Patents

Optical electroluminescent component used as LED's

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DE4428450A1
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Ulrich Dr Kynast
Wolfgang Busselt
Markus Dr Haase
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Abstract

Optical electroluminescent component comprises: (a) substrate layer (1); (b) a first transparent electrode layer (2); (c) one or more optoelectronic layer(s) consisting of (c1) opt. one or more p-conducting organic materials (31) with one or more singlet states and triplet-states; (c2) a luminescent material with one or more complexes of a rare earth metal ion with organic ligands (32), where the rare earth metal ions have an emitting state and the organic ligands have one or more singlets and triplets, and (c3) one or more n-conducting organic materials (33) with one or more singlets and triplets; and (d) a second electrode (4), where the energetic lowest triplet state of the ligands is lower than that of the n-conducting and/or p-conducting organic material and via the emitting state of the rare earth metal ion.

Description

Die Erfindung betrifft ein organisches, elektro lumineszentes Bauteil, z. The invention relates to an organic electroluminescent device, z. B. Elektrolumineszensdioden (LED) für Leuchtanzeigen, Leuchten, Festkörperbildverstärker oder Bildschirme. B. Elektrolumineszensdioden (LED) for light indicators, lamps, solid-state image intensifier or screens.

LEDs nach dem Stand der Technik sind in der Regel Halbleiterdioden, also Dioden für deren Aufbau anorganische Halbleiter wie dotiertes Zinksulfid, Silizium, Germanium oder III-V-Halbleiter, z. LEDs according to the prior art are semiconductor diodes, as a rule, so diodes for their construction inorganic semiconductors such as doped zinc sulphide, silicon, germanium or III-V semiconductors, z. B. InP, GaAs, GaAlAs, GaP oder GaN mit entsprechenden Dotierungen verwendet werden. As InP, GaAs, GaAlAs, GaP or GaN can be used with appropriate dopants. Diese Halbleiterdioden enthalten eine p-dotierte Kristallzone und eine n-dotierte Kristallzone. This semiconductor diodes comprise a p-doped crystal region and an n-doped crystal zone. In einer typischen Ausführung erzeugt man zunächst durch entsprechende Dotierung des Halbleiters einen n-leitenden Grundkristall. In a typical embodiment, one first generates a n-type crystal base by appropriate doping of the semiconductor. Auf diesen läßt man eine nur 1 µm dicke p-Zone mit hohem Dotierungsgrad, dh großer Löcherdichte, aufwachsen. This is allowed only a 1 micron thick p-type region with a high doping level, that is grow large hole density.

Die p-Schicht wird mit einer durchsichtigen Elektrode abgedeckt, die n-Schicht mit einer normalen Metallelektrode. The p-layer is covered with a transparent electrode, the n-layer with a normal metal electrode. Beim Anlegen einer Spannung in Durchlaßrichtung wandern Elektronen aus dem n-Gebiet und Löcher aus dem p-Gebiet in die pn-Grenzschicht und rekombinieren dort, dh die Elektronen füllen die Löcher im Valenzband auf. Upon application of a forward voltage, electrons migrate from the n-region and holes from the p region to the pn junction and recombine there, that is, the electrons fill the holes in the valence band. Die bei der Rekombination freiwerdende Energie wird in Form von Lichtquanten abgestrahlt. The energy released in the recombination energy is radiated in the form of photons. Die Farbe des abgestrahlten Lichtes hängt vom verwendeten Halbleiter und dessen Dotierung ab. The color of the emitted light depends on the semiconductor used and its doping.

Seit einigen Jahren wird an der Entwicklung von Lumineszensstrahlungsquellen gearbeitet, deren Emittermaterial kein anorganischer Halbleiter sondern ein organisches, elektrisch leitendes Material ist. For several years working on the development of luminescent radiation sources whose emitter material is not an inorganic semiconductor but an organic, electrically conductive material.

Elektrolumineszente Bauteile mit leuchtenden Schichten, die aus organischen Materialien aufgebaut sind, sind Lichtquellen aus anorganischen Materialien in einigen Eigenschaften deutlich überlegen. Electroluminescent components with luminous layers, which are composed of organic materials, light sources of inorganic materials in some properties are clearly superior. Ein Vorteil ist ihre leichte Formbarkeit und hohe Elastizität, die etwa für Leuchtanzeigen und Bildschirme neuartige Anwendungen ermöglicht. One advantage is their easy formability and high elasticity, which allows for about lights and screens new applications. Diese Schichten können leicht als großflächige, flache und sehr dünne Schichten hergestellt werden, für die zudem der Materialeinsatz gering ist. These layers can be easily manufactured as large-area, flat and very thin layers, in addition, the material usage is low for the. Sie zeichnen sich auch durch eine bemerkenswert große Helligkeit bei gleichzeitig kleiner Ansteuerspannung aus. They are characterized by a remarkably high brightness while providing low driving voltage.

Weiterhin kann die Farbe des emittierten Lichtes durch Wahl der lumineszierenden Substanz in weiten Bereichen von ca. 400 nm bis ca. 650 nm variiert werden. Furthermore, the color of the emitted light can be varied in wide ranges of about 400 nm to about 650 nm by choosing the luminescent substance. Diese Farben fallen durch ihre Luminanz auf. These colors stand out because of their luminance.

Man hat auch schon Kombinationen von elektrisch leitenden organischen Materialien mit metallo-organischen Verbindungen der Seltenerdmetalle für Lumineszenzstrahlungsquellen eingesetzt. It has also been used combinations of electrically conducting organic materials with metallo-organic compounds of rare earth metals for Lumineszenzstrahlungsquellen. Aus der US-A 5128587 ist ein elektrolumineszierendes Bauteil bekannt, das eine Schichtenfolge umfaßt aus (a) einem Substrat, das transparent für sichtbares Licht ist, (b) einer ersten Elektrode, die transparent für sichtbares Licht ist, (c) einer p-leitenden Schicht, die transparent für sichtbares Licht ist, (d) eine Lumineszensschicht, die metallo- organische Komplexe der Lanthanoiden enthält und (e) eine zweite Elektrode. From US-A 5128587 an electroluminescent device is known which comprises a layer sequence comprising (a) a substrate that is transparent to visible light, (b) a first electrode which is transparent to visible light, (c) a p conductive layer which is transparent to visible light, (d) a Lumineszensschicht containing metallo organic complexes of lanthanides, and (e) a second electrode. Dabei kann die p-leitende Schicht ein organischer oder anorganischer Halbleiter von p-Typ sein und die metallo-organischen Komplexe können in eine Membran eingebettet sein, die aus Verbindungen besteht, die mit dem angeregten Zustand des besagten metallo- organischen Komplexes einen Anlagerungskomplex bilden können. The p-type layer may be an organic or inorganic semiconductor of p-type and the metallo-organic complexes can be embedded in a membrane consisting of compounds that can form with the excited state of said metallo-organic complex an addition complex , Ein derartiges elektrolumineszierendes Bauteil zeichnet sich durch monochromatische Strahlung aus. Such an electroluminescent device is characterized by monochromatic radiation.

Ein Nachteil der oben genannten Bauteile ist ihr geringer Wirkungsgrad. A disadvantage of the above-mentioned components is their low efficiency. Nach den bekanntgewordenen Ergebnissen verschiedener Arbeitsgruppen wurden bei den ersten Prototypen weniger als Tausendstel der zugeführten Leistung in Licht umgewandelt, inzwischen konnte die Effizienz für die interne Quantenausbeute auf etwa 4% (Nature, Bd. 365, S. 628), die externe Quantenausbeute auf 4,2% (J.Appl.Phys. 72, 1957 (1992)) gesteigert werden (siehe auch Frankfurter Allgemeine Zeitung 29.06.1994, Seite N3). According to become known results of various working groups, the external quantum efficiency at 4 were used in the first prototype less transformed than thousandth of the power supplied in light, meanwhile the efficiency of the internal quantum efficiency was about 4% (Nature, Vol. 365, p 628) , 2% (J. Appl. 72, 1957 (1992)) increased (see Frankfurter Allgemeine Zeitung 29.06.1994, page N3).

Der geringe optische Wirkungsgrad der bekannten elektrolumineszierenden Bauteile mit organischen Materialien geht zudem einher mit einer erhöhten thermischen Belastung der Bauteile durch Ladungstransport und nichtstrahlende Übergänge, die die Bauteile mit der Zeit zerstört. The low optical efficiency of the known electroluminescent devices using organic materials also is accompanied by an increased thermal load of the components by charge transport, and non-radiative transitions, which destroys the components with time.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein organisches, elektrolumineszierendes Bauteil mit elektrisch leitenden, organischen Materialien und metallo-organischen Komplexen der Seltenerdmetallen mit hoher Lichtausbeute und langer Lebensdauer zur Verfügung zu stellen. It is therefore the object of the invention to provide an organic electroluminescent component with the electrically conductive organic materials and metallo-organic complexes of rare earth metals having high luminous efficiency and long life are available.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein organisches, elektrolumineszentes Bauteil mit einem Schichtverbund aus According to the invention the object is achieved by an organic electroluminescent component with a layer composite consisting of

  • a) einer Substratschicht a) a substrate layer
  • b) einer ersten transparenten Elektrodenschicht, b) a first transparent electrode layer,
  • c) einer oder mehreren optoelektronisch funktionellen Schichten mit c) one or more optoelectronically functional layers with
  • c.1) gegebenenfalls einem oder mehreren p-leitenden, organischen Materialien mit ein oder mehreren Singulett-Zuständen und ein oder mehreren Triplett-Zuständen und c.1) optionally one or several p-type organic materials with one or several singlet states and one or several triplet states, and
  • c.2) einem lumineszenzierenden Material mit einem oder mehreren metallo-organischen Komplexen eines Seltenerdmetallions mit organischen Liganden, wobei das Seltenerdmetallion einen emittierenden Zustand und die organischen Liganden ein oder mehrere Singulett-Zustände und ein oder mehrere Triplett-Zustände haben und c.2) a lumineszenzierenden material with one or more metallo-organic complexes of a rare earth metal ion with organic ligands, wherein the rare earth metal emitting a state and the organic ligands have one or several singlet states and one or several triplet states, and
  • c.3) einem oder mehreren n-leitenden, organischen Materialien mit ein oder mehreren Singulett-Zuständen und ein oder mehreren Triplett-Zuständen und c.3) one or more n-type organic materials with one or several singlet states and one or several triplet states, and
  • d) einer zweiten Elektrode, wobei der energetisch niedrigste Triplett-Zustand der Liganden niedriger als die energetisch niedrigsten Triplett-Zustände der n-leitenden und der p-leitenden, organischen Materialien und über dem emittierenden Zustand des Seltenerdmetallions liegt. d) a second electrode, wherein the lowest energy triplet state of the ligands is lower than the lowest energy triplet state of the n-type and the p-type organic materials, and above the emitting state of the rare earth.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß es möglich gemacht werden soll, die Lichtausbeute von organischen, elektrolumineszenten Bauteilen dadurch zu erhöhen, daß von den bei der Rekombination von Elektronen und Löchern entstehenden Excitonen nicht nur wie beim Stand der Technik die Singulett-Excitonen sondern auch die Triplett excitonen für die Lichtanregung nutzbar gemacht werden. The invention is based on the idea that it should be possible to increase the luminous efficiency of organic electroluminescent components in that from the resulting from the recombination of electrons and holes excitons not only as in the prior art, the singlet excitons but also the triplet excitons are utilized for light excitation.

Ein erfindungsgemäßes organisches elektrolumineszentes Bauteil zeichnet sich daher durch eine überraschend erhöhte Lichtausbeute aus, außerdem weist es eine sehr gute thermische Stabilität auf und läßt sich mit einfachen Verfahren herstellen. Therefore an inventive organic electroluminescent device is characterized by a surprisingly increased luminous efficacy, moreover, it has a very good thermal stability and can be prepared by simple methods.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß ein p-leitendes organisches Material und das lumineszenziernde Material in einer ersten, homogenen Schicht enthalten sind und ein n-leitendes organisches Material in einer zweiten Schicht enthalten ist, wobei der niedrigste Triplett-Zustand des p-leitenden organischen Materials niedriger liegt als derjenige des n-leitenden organischen Materials. In the present invention, it is preferable that a p-type organic material and the lumineszenziernde material are contained in a first, homogeneous layer, and an n-type organic material is contained in a second layer, wherein the lowest triplet state of the p -type is organic material lower than that of the n-type organic material.

In einem derartigen Schichtverbund mit einer multifunktionellen Schicht, die den p-Leiter und das lumineszierende Material mit der angegebenen relativen Lage der Energiezustände enthält, haben die lumineszenzerzeugenden Vorgänge einen besonders hohen Wirkungsgrad. In such a laminate with a multi-functional layer containing the p-conductor and the luminescent material with the specified relative position of the energy states lumineszenzerzeugenden operations have a particularly high efficiency.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, daß ein p-leitendes organisches Material in einer ersten Schicht enthalten ist und ein n-leitendes organisches Material und das lumineszenziernde Material in einer zweiten, homogenen Schicht enthalten sind, wobei der niedrigste Triplett-Zustand des n-leitenden organischen Materials niedriger liegt als derjenige des p-leitenden organischen Materials. It may further be preferred that a p-type organic material is contained in a first layer and an n-type organic material and the lumineszenziernde material are contained in a second, homogeneous layer, the lowest triplet state of the n-type organic material is lower than that of the p-type organic material.

Auch diese Konfiguration zeigt eine sehr gute Lichtausbeute. This configuration also has a very good light output.

Es kann auch bevorzugt sein, daß ein p-leitendes organischen Material mit dem lumineszierenden Material in einer ersten homogenen Schicht und ein n-leitendes organisches Material mit dem lumineszierenden Material in einer zweiten homogenen Schicht enthalten sind. It may also be preferred that a p-type organic material with the luminescent material in a first homogenous layer, and an n-type organic material with the luminescent material in a second homogenous layer are included.

Bei etwa gleicher Lage der Energieniveaus für die Triplett-Zustände der organischen Materialien zeigt diese Konfiguration den besten Wirkungsgrad. At about the same position of the energy levels for the triplet states of organic materials, this configuration shows the best efficiency. Außerdem ergibt sich dadurch eine gute Materialverträglichkeit im Schichtverbund. In addition, this results in a good material compatibility in the layer composite.

Besonders einfach zu fertigen ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein oder mehrere p-leitenden organischen Materialien, das elektrolumineszierende Material und ein oder mehrere n-leitenden organischen Materialien in einer homogenen Schicht enthalten sind, wobei die Redoxpotentiale der n- und p-leitenden Materialien größer als die des elektrolumineszierenden Materials sind. Particularly easy to manufacture is an embodiment of the invention in which one or more p-type organic materials, the electroluminescent material, and one or several n-type organic materials are contained in one homogeneous layer, where the redox potentials of the n- and p-type materials are greater than those of the electroluminescent material.

Es kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch bevorzugt sein, daß ein oder mehrere p-leitende, organischen Materialien, ein oder mehrere n-leitende organischen Materialien und das lumineszierende Material jeweils in einer separaten Schicht angeordnet sind, wobei die Schicht mit dem lumineszierenden Material zwischen der Schicht mit dem oder den p-leitenden organischen Materialien und dem oder den n-leitenden Materialien liegt. It may in the context of the present invention may also be preferred that one or more p-type organic materials, one or several n-type organic materials and the luminescent material are each arranged in a separate layer, the layer with the luminescent material between the layer with or is the p-type organic materials, and the one or more n-type materials.

Die Eigenschaften der drei funktionellen Schichten sind in dieser Ausführungsform separat optimierbar. The properties of the three functional layers are separately optimized in this embodiment. Dabei kann die Schicht mit dem lumineszierenden Material besonders dünn ausgebildet werden, wodurch die externe Lichtausbeute gesteigert wird. The layer can be formed with particularly thin the luminescent material, whereby the external light yield is increased.

Die p-leitenden organischen Materialien können ein molekular dotiertes organisches Polymeres, ein halbleitendes konjugiertes Polymeres, ein intrinsisch leitendes organisches Polymeres oder ein p-leitendes organisches Monomeres oder deren Gemische sein. The p-type organic materials can be molecularly doped organic polymer, a semiconducting conjugated polymer, an intrinsically conducting organic polymer, or a p-type organic monomer, or mixtures thereof.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das p-leitende, organische Material aus den organischen Liganden des Seltenerdmetallions besteht. A particularly preferred embodiment is characterized in that the p-conductive organic material consisting of the organic ligands of the rare earth. In dieser Ausführungsform erfolgt die Rekombination von positiven und negativen Ladungsträgern direkt auf dem Liganden. In this embodiment, the recombination of positive and negative charge carriers takes place directly on the ligand. Durch diese direkte Energieübertragung erhält man eine verbesserte Ausbeute. This direct transfer of energy is obtained an improved yield.

Die n-leitenden organischen Materialien können ein molekular dotiertes organisches Polymeres, ein intrinsisch leitendes organisches Polymeres oder ein n-leitendes organisches Monomeres oder deren Gemische sein. The n-type organic materials can be molecularly doped organic polymer, an intrinsically conducting organic polymer, or an n-type organic monomer, or mixtures thereof.

Besonders die molekular dotierten organischen Polymere, sowohl die p-leitenden als auch die n-leitenden, erlauben eine getrennte Optimierung von thermischen und elektrischen Eigenschaften. Especially the molecular-doped organic polymers, both the p-conducting and the n-conductive, allowing separate optimization of thermal and electrical properties.

Schichten mit Monomeren haben den Vorteil, daß sie besonders leicht herstellbar sind, da sie in der Regel in einem Aufdampfverfahren aufgebracht werden können. Layers with monomers have the advantage that they are particularly easy to manufacture, since they can be generally applied in a vapor deposition process.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß die Liganden des Seltenerdmetallions chelatisierende Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffliganden sind. It is further preferred that the ligand of the rare earth metal ion chelating oxygen, sulfur, or nitrogen ligands.

Derartige Komplexe zeichnen sich durch intensive Energieübertragung und durch die Darstellbarkeit reiner Farben aus. Such complexes are characterized by intensive energy transfer and the representability pure colors.

In einer bevorzugten Ausführungsform des organischen, elektrolumineszenten Bauteils ist das p-leitende organische Material Poly(N-Vinylcarbazol), der Komplex des Seltenerdmetallions Europium-cinnamat und das n-leitende Material 2-(4-Biphenylyl)-5-(tert.-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (butyl-PBD). In a preferred embodiment of the organic electroluminescent device, the p-type organic material is poly (N-vinylcarbazole), the complex of the rare earth europium-cinnamate and the n-type material is 2- (4-biphenylyl) -5- (tert butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (butyl-PBD).

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das p-leitende organische Material Triphenylamin, der Komplex des Seltenerdmetallions Terbiumbenzoat und das n-leitende organische Material 2,5-Diphenyl-1,3,4- oxadiazol (PPD). In another preferred embodiment, the p-type organic material triphenylamine, the complex of the rare earth Terbiumbenzoat and the n-type organic material is 2,5-diphenyl-1,3,4-oxadiazole (PPD).

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Beispielen weiter erläutert. In the following the invention is further illustrated by means of drawings and examples.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines organischen elektrolumineszenten Bauteils nach der Erfindung mit zwei optoelektronisch funktionellen Schicht. Fig. 1 shows the basic structure of an organic electroluminescent device according to the invention with two opto-electronic functional layer.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit zwei optoelektronisch funktionellen Schichten. Fig. 2 shows another embodiment of the invention with two optoelectronically functional layers.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit zwei optoelektronisch funktionellen Schichten. Fig. 3 shows a further embodiment of the invention with two optoelectronically functional layers.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit drei optoelektronisch funktionellen Schichten. Fig. 4 shows a further embodiment of the invention with three optoelectronically functional layers.

Das erfindungsgemäße organische elektrolumineszierende Bauteil besteht aus einem Schichtverbund aus einer Substratschicht 1 , einer ersten, transparenten Elektrodenschicht 2 , einer oder mehreren Schichten 3 mit gegebenenfalls einem p-leitenden, organischen Material 31 , mit einem lumineszenzierenden Material mit einem oder mehreren Komplexen eines Seltenerdmetallions mit organischen Liganden 32 und n-leitenden, organischen Material 33 sowie einer zweiten Elektrode 4 . The organic electroluminescent device according to the invention consists of a laminate of a substrate layer 1, a first, transparent electrode layer 2, one or more layers 3 having optionally a p-conducting organic material 31, with a lumineszenzierenden material with one or several complexes of a rare earth metal ion with organic ligand 32 and n-type organic material 33 and a second electrode. 4

Im Betrieb wird eine Gleichstromspannung an die beiden Elektroden angelegt. In operation, a DC voltage is applied to the two electrodes. Dabei liegt die erste Elektrode auf positivem Potential (Anode), die zweite auf negativem Potential (Kathode). Here, the first electrode is at a positive potential (anode), the second at a negative potential (cathode).

Üblicherweise besteht die optoelektronische Zwischenschicht 3 aus zwei separaten Schichten für das p-leitende dh löcherleitende Material 31 und das n-leitende dh elektronenleitende Material 33 . Typically, the opto-electronic intermediate layer 3 consists of two separate layers for the p-type hole transporting material that is 31 and the n-type that is electron-conducting material 33rd dabei kann entweder die p-leitende Schicht, wie in Fig. 2 oder die n-leitende Schicht wie in Fig. 1 oder beide wie in Fig. 3 auch das elektrolumineszierende Material 32 mit einem oder mehreren Komplexen eines Seltenerdmetallions mit organischen Liganden enthalten. it may contain one or more complexes of a rare earth metal ion with organic ligands, either the p-type layer as shown in FIG. 2 or the n-type layer as shown in Fig. 1, or both, as shown in Fig. 3 and the electroluminescent material 32.

In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind die drei Materialien in drei separaten Schichten angeordnet - Löcherleiter, Lumineszenzschicht, Elektronenleiter. . In a further embodiment according to FIG 4, the three materials are arranged in three separate layers - a hole conductor, luminescent layer, electron conductor.

Wie die Abbildungen zeigen, dient als Substrat 1 immer eine Platte aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise eine Glasplatte. As the figures show, serves as the substrate 1 is always a plate made of a light transmissive material such as a glass plate. Darauf ist als dünner Film von einigen 100 nm Dicke die Anode 2 aufgebracht, die ebenfalls lichtdurchlässig sein muß. It is applied as a thin film of a few 100 nm thickness, the anode 2 must also be transparent. Darauf folgen die p- und dann die n-leitende Schicht bzw. die kombinierte Schicht mit p- und n-leitendem Material sowie die elektrolumineszente Schicht. This is followed by the p- and the n-type layer and the combined layer having p-type and n-type material as well as the electroluminescent layer. Die Dicken dieser Schichten liegen zwischen 10 und 100 nm. Vervollständigt wird das organische, elektrolumineszente Bauteil durch die Kathode 4 . The thicknesses of these layers are between 10 and 100 nm., The organic electroluminescent device is completed by the cathode 4.

Als Material für die transparente Anode, von der aus Löcher in die p-leitende Schicht injiziert werden, sind Metalle, Metalloxide oder elektrisch leitende organische Polymere mit hoher Austrittsarbeit für Elektronen geeignet. As the material for the transparent anode, holes are injected from the p-type layer of the, metals, metal oxides or electrically conductive organic polymers having a high work function suitable for electrons. Beispiele sind dünne, transparente Schichten aus indiumdotiertem Zinnoxid (ITO), Gold oder Polyanilin. Examples are thin, transparent layers of indium tin oxide (ITO), gold, or polyaniline.

Für die p-leitende Schicht werden molekular dotierte organische Polymere, intrinsisch leitende organische Polymere, dh Polymere mit Eigenleitfähigkeit oder leitfähige organische Monomere verwendet. For the p-type layer molecular-doped organic polymers, intrinsically conductive organic polymers, ie polymers having intrinsic conductivity or conductive organic monomers. Voraussetzung ist, daß der niedrigste Triplett-Zustand dieser Polymere bzw. Monomere höher liegt als derjenige der Liganden des Seltenerdmetallkomplexes: T₁ P <T₁ L , wobei T₁ P der niedrigste Triplett-Zustand des p-leitenden, organischen Polymeren und T₁ L der niedrigste Triplettzustand des Liganden des Seltenerdmetallkomplexes ist. It is assumed that the lowest triplet state of these polymers or monomers is higher than that of the ligands of the rare-earth metal: T₁ P <T₁ L, where T₁ P the lowest triplet state of the p-conducting organic polymers and T₁ L of the lowest triplet state is the ligand of the rare earth metal.

Ein Beispiel für ein intrinsisch p-leitendes, organisches Polymeres ist Poly(N-Vinylcarbazol) mit T₁ P von ca. 20 500 cm -1 . An example of an intrinsically p-type, organic polymer is poly (N-vinylcarbazole) having T₁ P of about 20 500 cm -1.

Traditionell dienen organische Polymere wegen ihrer meist verschwindend geringen elektrischen Leitfähigkeit als Isolatoren oder Ummantelungen in der Elektro- und Elektronikindustrie. Traditionally, organic polymers are used because of their usually negligible electrical conductivity as insulators or sheaths in the electrical and electronics industry. In jüngster Zeit ist es jedoch gelungen, die Leitfähigkeit von organischen Polymeren durch Dotierungen, also durch Einbringen genau definierter Verunreinigungen, so zu modifizieren, daß sie auch als Stromleiter in elektronischen Systemen fungieren können. Recently, however, it is able to modify the conductivity of organic polymers by doping, ie by introducing impurities precisely defined, so that they can also act as conductors in electronic systems. Solche dotierten organischen Polymere sind z. Such doped organic polymers are, for. B. mit Arsenpentafluorid oder Jod dotiertes Polyacetylen. For example, with arsenic pentafluoride or iodine-doped polyacetylene. Diese zeigen metallischen Glanz. These show metallic luster.

Eine andere Klasse von dotierten organischen Polymeren sind die sogenannten "molekular dotierten Polymere" (MDP), wie sie beispielsweise in PM Bausenberger und DS Weiss, "Organic Photoreceptors for Imaging Systems", Marcel Dekker, New York (1993) beschrieben sind. Another class of doped organic polymers are the so-called "molecular-doped polymers" (MDP), as described for example in PM construction Berger and DS Weiss, "Organic Photoreceptors for Imaging Systems", Marcel Dekker, New York (1993) are described. Dies sind molekulardisperse binäre feste Lösungen von Monomeren, die elektrische Ladungen transportieren können, in inerten, inaktiven polymeren Matrixmolekülen. These are molecularly binary solid solutions of monomers which can transport electrical charges, in inert, inactive polymeric matrix molecules.

Ein ausgezeichnet geeigneter MDP-Werkstoff mit p-leitenden Eigenschaften ist die feste Lösung aus dem p-Leiter N,N′-Diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′- diamin (TPD) als Dotierung in einer Matrix aus Polymethylmetacrylat oder Bisphenol A-Polycarbonat. An excellently suitable MDP material having p-type properties is the solid solution of the p-conductor N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl) -1,1'-biphenyl-4,4 ' - diamine (TPD) as a dopant in a matrix of polymethyl methacrylate or bisphenol a polycarbonate.

Für p-leitende Schichten ohne elektrolumineszierende Zusätze ist auch Poly(p-Phenylenvinylen) und dessen Derivate oder Poly(methylphenylsilan) geeignet. For p-type layers without electroluminescent additives also poly (p-phenylenevinylene) and its derivatives or poly (methylphenylsilane) suitable. In Schichten mit elektrolumineszierenden Zusätzen stört allerdings deren Fähigkeit zu nichtstrahlenden Übergängen aus dem T₁-Zustand. However, in layers with electroluminescent additives interfere their ability to non-radiative transitions from the T₁ state.

Als p-leitende organische Monomere können für die vorliegende Erfindung beispielsweise Triphenylamin mit T₁ P von ca. 24 500 cm -1 , Tritoluolamin mit T₁ P von ca. 24 000 cm -1 oder Triphenyldiamin mit T₁ P von ca. 18 000 cm -1 verwendet werden. As a p-type organic monomers for the present invention, for example, triphenylamine with T₁ P of about 24 500 cm -1, with T₁ Tritoluolamin P of approximately 24,000 cm -1 or triphenyldiamine with T₁ P of about 18 000 cm -1 be used.

Für die Schicht mit n-Leitung werden ebenfalls intrinsisch leitende organische Monomere und Polymere oder mit molekularer Dotierung versehene Polymere eingesetzt. For the layer with n-type conductivity provided the polymers are also intrinsically conductive organic polymers or monomers and with the molecular doping employed. Intrinsisch leitende organische Monomere, die für die elektronentransportierende Schicht geeignet sind, sind 3,4,9,10-Perylen-tetracarboxy-bis-benzimidazol, 2-(4-Biphenylyl)-5-(tert.-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (butyl-PBD), 2-(4-Biphenylyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazol (PBD) mit T¹ n von ca. 20 500 cm -1 oder 2,5-Diphenyl-1,3,4-oxadiazol (PPD) mit T¹ n von ca. 23 500 cm -1 und 8-Hydroxychinolin- Aluminium (Alq). Intrinsically conductive organic monomers which are suitable for the electron transporting layer are 3,4,9,10-perylene-tetracarboxy-bis-benzimidazole, 2- (4-biphenylyl) -5- (tert-butylphenyl) -1,3 , 4-oxadiazole (butyl-PBD), 2- (4-biphenylyl) -5-phenyl-1,3,4-oxadiazole (PBD) with T¹ n of about 20 500 cm -1 or 2,5-diphenyl- 1,3,4-oxadiazole (PPD) with T¹ n of about 23 500 cm -1 and 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq).

Als n-leitendes molekular dotiertes organisches Polymere kann ein mit 8-Hydroxychinolin-Aluminium (Alq) versetztes Polymethyl-metacrylat verwendet werden. When n-type doped organic molecular polymers with 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq) offset polymethyl methacrylate may be used.

Weitere molekular dotierten organischen Polymere, die erfindungsgemäß verwendet werden können, setzen sich beispielsweise aus Polymethyl-methacryl (PMMA), Polystyrol oder Bisphenol A-Polycarbonat als Matrix mit einer Dotierung aus Oxadiazolen wie 2-(4-Biphenylyl)-5-(tert.-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadiazol (butyl-PBD) (T₁ ≈ 20500 cm -1 ) und 2,5-Diphenyl-1,3,4-oxadiazol (PPD) (T₁ ≈ 23400 cm -1 ) oder Triazole wie 3,5-Diphenyl-1,2,4-triazol zusammen. Other molecular-doped organic polymers which can be used in the invention consist, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, or bisphenol A polycarbonate as the matrix is ​​doped with oxadiazoles, such as 2- (4-biphenylyl) -5- (tert. -butyl-phenyl) -1,3,4-oxadiazole (butyl-PBD) (T₁ ≈ 20500 cm -1) and 2,5-diphenyl-1,3,4-oxadiazole (PPD) (T₁ ≈ 23400 cm -1 ) or triazoles such as 3,5-diphenyl-1,2,4-triazole together.

Wenn nur eine organische Schicht verwendet wird, also p-leitendes und n-leitendes organisches Polymeres bzw. Monomeres in einer gemeinsamen, homogenen Schicht angeordnet werden, können beispielsweise mit p-leitenden Substanzen und mit n-leitenden Substanzen dotierte molekular dotierte Polymere verwendet werden. If only one organic layer is used, that is p-type and n-type organic polymer or monomer are located in a common, homogeneous layer, for example with p-conductive substances, and with n-type substances doped molecular-doped polymers are used. Vorteilhaft ist eine Kombination von butyl-PBD in Polymethyl- metacrylat, Polystyrol oder Bisphenol A-Polycarbonat mit anderen Materialien wie Triphenylamin, Triphenyldiamin oder Tritoluolamin. a combination of butyl-PBD in polymethyl methacrylate is preferable, polystyrene, or bisphenol A polycarbonate with other materials such as triphenylamine, triphenyldiamine or Tritoluolamin.

Das elektrolumineszierende Material enthält einen oder mehrere metallo-organische Komplexe von Seltenerdmetallen mit organischen Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff-Liganden. The electroluminescent material includes one or more metallo-organic complexes of rare earth metals with organic oxygen, sulfur, or nitrogen ligands. Unter metallo-organischen Komplexen sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Komplexe mit den genannten organischen Liganden verstanden werden, bei denen die Bindung über die Heteroatome erfolgt. Under metallo-organic complexes in the context of the present invention, such complexes are to be understood with the above organic ligand, in which the bond via the heteroatoms occurs. Je nach gewünschter Farbe des emittierten Lichtes können auch mehrere Seltenerdmetallkomplexe verwendet werden. Depending on the desired color of the emitted light even more rare earth metal complexes can be used. Es können auch Seltenerdmetallkomplexe verwendet werden, die nicht sublimierbar oder nicht elektrisch leitend sind. It can also be used rare earth metal complexes that are not sublimated or not electrically conductive.

Besonders effizient sind die Chelatkomplexe der Seltenerdmetalle mit den Anionen aromatischer Carbonsäuren, z. Particularly efficient form chelates of rare earth metals with the anions of aromatic carboxylic acids, are. B. Terbiumbenzoat, Europiumcinnamat, weiterhin die Picolinate, Dipicolinate, Dithiocarbamate oder auch Europium-8-hydroxy-chinolat, oder Chelatkomplexe mit aliphatischen oder aromatischen Acetylacetonaten und Diketonate. B. Terbiumbenzoat, Europiumcinnamat, continue to Picolinate, dipicolinates, dithiocarbamates or europium-8-hydroxy-quinolate, or chelate complexes with aliphatic or aromatic acetylacetonates and diketonates.

Das Seltenerdmetallion kann beispielsweise Eu 2+ , Eu 3+ , Tb 3+ , Tm 3+ , Dy 3+ , Sm 3+ oder Pr 3+ sein. The rare earth metal may be, for example, Eu 2+, Eu 3+, Tb 3+, Tm 3+, Dy 3+, Sm 3+ or Pr 3+.

Mit Europium- und Samariumkomplexen kann rote, mit den Terbiumkomplexen grüne und mit den Thulium- und Dysprosiumkomplexen blaue Fluoreszenz erzeugt werden. With europium and Samariumkomplexen red, green and blue with terbium and thulium with the Dysprosiumkomplexen fluorescence may be generated.

Die Konzentration der genannten Seltenerdmetallkomplexe sollte 20 Molprozente nicht übersteigen, um die Transporteigenschaften der leitenden organischen Polymeren nicht zu beinflussen, denn die genannten Seltenerdmetall verbindungen sind zumeist Isolatoren. The concentration of said rare earth metal should be 20 molar percentages do not exceed in order not to influence the transport properties of conducting organic polymers, because the mentioned rare earth compounds are usually insulators.

Es ist aber auch möglich, Liganden zu verwenden, die selber Transporteigenschaften haben. but it is also possible to use ligands which themselves have transport properties. Solche Liganden sind beispielsweise die Carbonsäuren von Diphenylamin oder Triphenylamin wie Diphenylamin-2-carbonsäure oder Diphenylamin-2,2′-dicarbonsäure. Such ligands are, for example, the carboxylic acids of diphenylamine or triphenyl amine such as diphenylamine-2-carboxylic acid or diphenyl-2,2'-dicarboxylic acid.

Als Werkstoff für die Kathode werden Metalle mit niedriger Austrittsarbeit eingesetzt, da von der Kathode her Elektronen in die n-leitende Schicht injiziert werden müssen. As a material for the cathode, metals having a low work function, since electrons must be injected into the n-type layer of the cathode forth. Solche Metalle sind Aluminium, Magnesium und Legierungen von Magnesium mit Silber oder Indium sowie Calcium. Such metals are aluminum, magnesium and alloys of magnesium with silver or indium, and calcium.

Die p- und n-leitenden Schichten können aus Lösung aufgebracht, aufgedampft oder in situ polymerisiert werden. The p- and n-type layers can be applied from solution, vapor-deposited or polymerized in situ.

Die Seltenerdmetallkomplexe können, wenn sie sich verdampfen lassen, aufsublimiert werden, gegebenenfalls zusammen mit den elektrisch leitenden, organischen Monomeren. The rare earth metal may, if they can be vaporized, are sublimed, optionally together with the electrically conductive organic monomers.

Wenn sie zusammen mit einem elektrisch leitenden, organischen Polymeren aufgetragen werden sollen, ist es notwendig, beide Komponenten in einem gemeinsamem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zu einer Beschichtungslösung aufzulösen. If they are to be applied together with an electrically conductive organic polymers, it is necessary to dissolve both components in a common solvent or solvent mixture to a coating solution.

Mit den oben genannten, erfindungsgemäßen Materialkombinationen wird ein besserer Wirkungsgrad für die Umsetzung der eingebrachten elektrischen Leistung in Licht erreicht. With the above, the inventive combinations of materials, better efficiency for the implementation of the applied electric power is achieved in light. Diese Umsetzung beginnt, wenn die über die funktionellen Zwischenschichten abfallende Spannung einen bestimmten Schwellenwert überschritten hat. This reaction begins when the voltage drop across the functional interlayers voltage has exceeded a certain threshold. Dann werden von der Anode positive Ladungsträger, also Löcher, in die benachbarte Schicht injiziert. Then, from the anode are positive charge carriers, so holes injected into the adjacent layer. Ebenso werden von der Kathode negative Ladungsträger, also Elektronen, injiziert. Likewise, from the cathode are negative charge carriers, ie electrons injected. An dem Übergang zwischen der p-leitenden und der n-leitenden Schicht erfolgt in einer mehr oder weniger engen Zone die Rekombination von Löchern und Elektronen. the recombination of holes and electrons occurs at the interface between the p-type and the n-type layer in a more or less narrow zone. Die bei der Rekombination freiwerdende Energie E rec ergibt sich zu: The energy released in the recombination energy E rec is given by:

E rec = IP + -AP - ≈ IA-2P. E rec = IP + -AP - ≈ IA-2P.

Hierbei ist I die molekulare Ionisationsenergie des Löcherleiters, A die molekulare Elektronenaffinität des Elektronenleiters, P + und P - die Polarisationsenergien des Lochs bzw. des Elektrons, die etwa als gleich angesehen werden können. Here, the molecular ionization energy of the hole conductor, A I is the molecular electron affinity of the electron conductor, P + and P - the polarization energy of the hole and the electron, which can be regarded as equal to about.

Durch diese Rekombinationen werden elektrisch neutrale Anregungszustände der organischen Moleküle besetzt, wenn deren Anregungsenergie gleich oder kleiner ist als die bei der Rekombination freiwerdende Energie E rec . Through these recombinations electrically neutral excited states of organic molecules are occupied if the excitation energy is equal to or smaller than that during the recombination energy released E rec. Normalerweise handelt es sich bei diesen Zuständen um den niedrigsten angeregten Singulettzustand S₁ und um den niedrigsten Triplettzustand T₁, der bei organischen Substanzen im allgemeinen unter S₁ liegt. Normally, in these conditions to the lowest excited singlet state S₁ and to the lowest triplet state T₁, the organic substances is generally below S₁.

Diese angeregten Zustände sind nicht an einzelne Moleküle lokalisiert, sondern sie können zwischen benachbarten Molekülen ausgetauscht werden und so einige hundert Moleküllagen weit durch das Material diffundieren. These excited states are not localized to individual molecules, but they can be exchanged between neighboring molecules and diffuse as a few hundred molecules thick far through the material. Man nennt diese beweglichen Anregungszustände Excitonen. One calls this mobile excitons excited states. Entsprechend den beteiligten Energieniveaus gibt es Singulett und Triplett-Excitonen. According to the involved energy levels there are singlet and triplet excitons. Singulett-Excitonen entstehen, wenn die Spins von Elektron und Loch antiparallel standen, Triplett-Excitonen, wenn sie parallel standen. Singlet excitons are created when the spins of the electron and hole were antiparallel, triplet excitons, if they were parallel. Falls sowohl das S₁- als auch das T₁-Niveau energetisch erreichbar sind, so entstehen aus Multiplizitätsgründen dreimal soviel Triplett-Excitonen wie Singulett-Excitonen. If both the S₁- and the T₁ level are energetically accessible, so arise from Multiplizitätsgründen three times the triplet excitons as singlet excitons.

Bei den elektrolumineszierenden Bauteilen nach dem Stand der Technik entsteht ein Lichtquant nur bei dem Übergang aus dem Singulett-Zustand des Moleküls in den Grundzustand. In the electroluminescent devices according to the prior art, a photon is produced only at the transition from the singlet state to the ground state of the molecule. Der radiative Übergang vom Triplettniveau T₁ in den Grundzustand ist verboten. The radiative transition from the triplet level T₁ to the ground state is forbidden. Aus diesem Grund ist die Lebensdauer des angeregten T₁-Zustandes sehr hoch, so daß dann konkurrierende, strahlungslose Übergänge den T₁-Zustand allmählich leeren und thermische Energie dadurch frei wird. For this reason, the lifetime of the excited state T₁ is very high, so that then competing non-radiative transitions the T₁ state gradually empty and thermal energy is released thereby.

Die an sich verbotenen strahlenden Übergänge von dem T₁-Zustand in den Grundzustand kann man nur bei sehr tiefen Temperaturen, etwa bei Temperaturen des flüssigen Stickstoffs, als Phosporeszenz beobachten. The forbidden per se radiative transitions from the T₁ state to the ground state can be observed only at very low temperatures, for example at temperatures of liquid nitrogen, as phosphorescence.

Die organischen LEDs nach dem Stand der Technik nutzen nur die Singulettzustände aus und haben deshalb einen niedrigen Wirkungsgrad. The organic LEDs according to the prior art use of only the singlet states and therefore have a low efficiency. Bei den bekannten organischen LEDs werden die an der Grenzfläche zur Elektrode injizierten Löcher und Elektronen bis an den Übergang zwischen p-leitendem und n-leitendem Material transportiert. In the known organic LEDs, the injected at the interface with the electrode, holes and electrons are transported up to the transition between p-type and n-type material. Wie bei den erfindungsgemäßen elektrolumineszenten Bauteilen baut sich hier eine starke Raumladung auf und die Ladungsträger rekombinieren. As with the inventive electroluminescent components here a strong space charge builds up and the charge carriers recombine. Wenn sowohl der Singulettzustand als auch der Triplett-Zustand energetisch erreichbar ist, werden hierbei Singulett und Triplett-Excitonen im Verhältnis 1 : 3 erzeugt, die anschließend eine gewisse Strecke durch das Material diffundieren können. If both the singlet state and the triplet state is energetically accessible, singlet and triplet excitons in a ratio of 1 are in this case: 3 produced which can diffuse a certain distance through the material subsequently. Die Excitonen geben ihre Energie und ihren Spin an elektrolumineszierende Emitter-Moleküle mit niedrigeren Energienivaus ab. The excitons give their energy and their spin off of electroluminescent emitter molecules with lower Energienivaus. Diese angeregten Moleküle machen dann entweder einen strahlenden Übergang-in den Grundzustand, wobei das gewünschte Lumineszenzquant emittiert wird, oder es verliert die Energie in einem nicht strahlenden Übergang, wobei diese Anregungsenergie für die Lichtausbeute verloren geht. These excited molecules then make either a radiative transition to the ground state-to give the desired Lumineszenzquant emitted, or it loses the energy in a non-radiative transition, which excitation energy is lost for the light output.

Der gesamte Wirkungsgrad eines solchen elektrolumines zenten Bauteils nach dem Stand der Technik setzt sich aus Φ rec , dem Wirkungsgrad, mit dem die injizierten Ladungsträger rekombinieren, und Φ rad , der Wahrscheinlichkeit, mit der die erzeugten Excitonen einen radiativen Übergang bewirken. The overall efficiency of such an electroluminescent device according to the prior art consists of Φ rec, the efficiency with which the injected charge carriers recombine and Φ wheel, the probability at which the exciton generated cause radiative transition.

Für die Materialkombinationen für elektrolumineszente Bauteile nach dem Stand der Technik ist der Gesamtwirkungsgrad demgemäß Φ el = Φ rec 0.25 Φ rad . For the combinations of materials for organic electroluminescent devices according to the prior art, the overall efficiency is accordingly el Φ = Φ rec rad 00:25 Φ. Hierbei berücksichtigt der Faktor 0.25 die Produktionshäufigkeit der Singulett-Excitonen. Here, the factor 0:25 into consideration the production frequency of singlet excitons.

Die theoretische Obergrenze für die Lichtausbeute in organischen LEDs nach dem Stand der Technik ist also 25%, wenn sowohl die Rekombination als auch der radiative Zerfall der Excitonen mit der Wahrscheinlichkeit 1 stattfinden. The theoretical upper limit for the luminous efficiency in organic LEDs according to the prior art is thus 25%, if both the recombination and the radiative decay of excitons with the probability of 1 take place. Die Obergrenze für LEDs nach dem Stand der Technik beruht darauf, daß nur Singulett-Excitonen zu erlaubten, radiativen Übergängen führen können. The upper limit of LEDs according to the prior art due to the fact that only allowed to singlet excitons may lead radiative transitions.

Gemäß der Erfindung werden jedoch auch die Triplettexcitonen genutzt, indem die Möglichkeit zur Energieübertragung aus den erzeugten Triplett-Zuständen an das Seltenerdmetallion geschaffen wird. According to the invention, however, the triplet excitons are used by the ability to transfer energy from the generated triplet states of the rare earth is provided.

Dazu werden die n- bzw. p-leitenden organischen Monomere oder Polymeren mit einem elektrolumineszierenden Material (Emitter) gekoppelt, das metallo-organische Komplexe der Seltenerdmetalle mit niedrigen emittierenden Zuständen enthält. For this, the n- and p-conducting organic monomers or polymers with an electroluminescent material (emitter) are coupled, containing the metallo-organic complexes of rare earth metals with low emitting states. Das niedrigste emittierende Niveau des Seltenerdmetallions liegt dabei soweit unterhalb der Singulett- und Triplettzustände des organischen Liganden, daß kein thermisch aktivierter Rücktransfer stattfinden kann. The lowest level of the rare earth metal emitting lies so far below the singlet and triplet states of organic ligands that no thermally activated back transfer can take place. Bei diesen Seltenerdmetallkomplexem ist zusätzlich zu den normalen Singulett-Singulettübergängen auch der Energietransfer von dem niedrigsten Triplettzustand des organischen Liganden zu dem emittierenden Niveau des zentralen Seltenerdmetallions erlaubt. In these Seltenerdmetallkomplexem the energy transfer from the lowest triplet state of the organic ligand to the emissive level of the central rare earth metal ion in addition to the normal singlet Singulettübergängen allowed.

Dieser zusätzliche erlaubte Energietransfer ermöglicht es jetzt, die Triplett-Excitonen für die Lichterzeugung nutzbar zu machen. This additional allowable energy transfer now makes it possible to make the triplet excitons for light generation available. Bedingung hierfür ist die richtige Lage der Triplettzustände der verschiedenen Materialien zueinander. Condition for this is the correct position of the triplet states of the various materials to each other. Für die Auswahl der erfindungsgemäßen Materialkombinationen sind nicht die absoluten Werte der energetischen Zustände sondern deren relative Lage zueinander wichtig. For the selection of material combinations according to the invention, the absolute values ​​of the energy states but their relative positions are not important to each other. Der Triplettzustand, der durch Rekombination von Elektron und Loch besetzt wird, muß über dem Triplettzustand des Liganden liegen, da sonst kein Energietransfer auf die Liganden möglich ist. The triplet state, which is occupied by recombination of electron and hole must be above the triplet state of the ligand, as otherwise no energy transfer is possible in the ligands. Wenn diese Bedingungen jedoch erfüllt sind, wirken die Moleküle des Seltenerdmetall-Komplexes als Fallen für die Triplett-Excitonen, die hier in sichtbares Licht umgesetzt werden. If these conditions are met, however, the molecules of the rare earth complex act as traps for the triplet excitons that are implemented here in visible light. Die Quantenausbeute dieser Übergänge kann sehr hoch sein, z. The quantum efficiency of these transitions can be very high, eg. B. liegt sie bei Europiumcinnamat und Terbiumbenzoat bei fast 100%. As it is Europiumcinnamat and Terbiumbenzoat almost 100%.

Für den gesamten Wirkungsgrad ergibt sich daher für die erfindungsgemäßen Materialkombinationen: For the overall efficiency therefore results for the novel material combinations:

Φ el = Φ rec 0.25 Φ radKomplexS1 + Φ rec 0.75 Φ radKomplexT1 . Φ el = Φ rec 0:25 Φ radKomplexS1 + Φ rec 0.75 Φ radKomplexT1.

Der erste Term bezieht sich auf den von den Singulett-Excitonen stammenden Anteil. The first term refers to the originating from the singlet excitons portion. Der zweite Term gibt den erfindungsgemäß ebenfalls genutzten Anteil der Triplett-Excitonen an. The second term indicates the present invention is also used amount of triplet excitons.

Wenn das erfindungsgemäße elektrolumineszente Bauteil aus zwei getrennten Schichten für das p- und das n-leitende Polymere zusammengesetzt wird und der erste angeregte Triplettzustand der Substanz einer Schicht niedriger liegt als der in der anderen Schicht, so diffundieren die Triplett-Excitonen bevorzugt in diese Schicht mit energetisch niedrigeren Triplettzuständen hinein. If EL element according to the invention consists of two separate layers for the p- and n-conductive polymers is assembled and the first excited triplet state of the substance of a layer is lower than that in the other layer so diffuse the triplet excitons preferred in this layer with energy into lower triplet states. Analoges gilt für die Singulett-Excitonen. The same applies to the singlet excitons. Nur die jeweils in diese Schicht eingebrachten Seltenerdmetall Komplexe können als Fallen für die Excitonen wirken und die eingebrachte elektrische Energie in Photonen umsetzen. Only the introduced respectively in this layer rare earth metal complexes can act as traps for excitons and implement the introduced electrical energy into photons. Erfindungsgemäß muß der Seltenerdmetall-Komplex mindestens einer der organischen Schichten beigesetzt werden, und zwar derjenigen, deren T₁-Zustand niedriger liegt. According to the invention the rare earth complex is at least one of the organic layers to be buried, namely those whose state T₁ is lower.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen, organischen elektrolumineszenten Bauteile ergeben sich deshalb für die zweckmäßigste Anordnung der p-und der n-leitenden Schicht und der elektrolumineszierenden Schicht verschiedene Konstellationen. therefore arise for the production of electroluminescent devices according to the invention, organic, various constellations for the most appropriate arrangement of the p-and n-conductive layer and the electroluminescent layer.

Fig. 1: T₁ P <T₁ n : Die Triplett-Excitonen diffundieren überwiegend in die n-leitende Schicht, diese muß deshalb die Seltenerdmetall-Komplexe als Excitonenfalle enthalten. Fig. 1: T₁ P <T₁ n: The triplet excitons diffuse predominantly in the n-type layer, it must therefore contain the rare earth metal complexes as Excitonenfalle. Hierbei ist T₁ n <T₁ L . Here T₁ n <T₁ L.

Fig. 2: T₁ P <T₁ n . Fig. 2: T₁ P <T₁ n. Die Triplett-Excitonen diffundieren überwiegend in die p-leitende Schicht, diese muß deshalb die Seltenerdmetall-Komplexe als Excitonenfalle enthalten. The triplet excitons diffuse predominantly in the p-type layer, it must therefore contain the rare earth metal complexes as Excitonenfalle. Hierbei ist T₁ P <T₁ L . Here T₁ P <T₁ L.

Fig. 3: T₁ P ≈T₁ n : Die Triplett-Excitonen diffundieren sowohl in die p-leitende Schicht als auch in die n-leitende Schicht, diese müssen deshalb beide die Seltenerdmetall-Komplexe als Excitonenfalle enthalten. Fig. 3: T₁ ≈T₁ P n: The triplet excitons diffuse in both the p-type layer and in the n-type layer, this must therefore contain both the rare earth metal complexes as Excitonenfalle. Hierbei ist T₁ P <T₁ L und T₁ n <T₁ L . Here T₁ P <T₁ and T₁ L n <T₁ L.

Die genaue Lage der Singulett-, Triplett- oder emittierenden Zustände wird aus den Absorptionsspektren oder den Phosphoreszenzspektren der jeweiligen Verbindungen erhalten. The exact location of the singlet, triplet or emitting states is obtained from the absorption spectra or the phosphorescence spectra of the respective compounds.

Beispiel 1 example 1

Für eine Leuchtdiode wird auf ein Substrat aus Glas eine 0.5 µm dicke, transparente Schicht aus ITO als positive Elektrode aufgedampft. For a light emitting diode, a 0.5 micron thick transparent layer of ITO is deposited as a positive electrode on a substrate made of glass. Diese bildet die Unterlage für eine p-leitende Schicht aus Poly(vinylcarbazol), das durch ein Schleuderverfahren aus Lösung aufgebracht wird. This forms the base for a p-type layer of poly (vinyl carbazole), which is applied by a spin coating from solution. Darauf wird die n-leitende Schicht aus butyl-PBD abgeschieden, die 10 Gewichtsprozent Europiumcinnamat enthält. Thereafter, the n-type layer of butyl-PBD is deposited, which contains 10 weight percent Europiumcinnamat. Die negative Elektrode aus Magnesium wird aufgedampft. The negative electrode of magnesium is evaporated. Die Leuchtdiode zeigt rote Lumineszenz. The LED shows red luminescence.

Beispiel 2 example 2

Für eine Leuchtdiode wird auf ein Substrat aus Glas eine 0.5 µm dicke, transparente Schicht aus ITO als positive Elektrode aufgetragen. For a light emitting diode, a 0.5 micron thick transparent layer of ITO is applied as a positive electrode on a substrate made of glass. Diese bildet die Unterlage für eine p-leitende Schicht aus Triphenylamin. This forms the base for a p-type layer made of triphenylamine. Darauf wird als lumineszierendes Material Terbiumbenzoat abgeschieden, gefolgt von einer n-leitenden Schicht aus PPD. Terbiumbenzoat it is deposited, followed by an n-type layer of PPD as a luminescent material. Die negative Elektrode besteht aus Magnesium. The negative electrode is made of magnesium. Alle Schichten werden aufgedampft. All layers are deposited. Diese Leuchtdiode zeigt grüne Lumineszenz. This LED shows green luminescence.

Claims (12)

  1. 1. Organisches elektrolumineszentes Bauteil mit einem Schichtverbund aus 1. An organic electroluminescent component with a layer composite consisting of
    • a) einer Substratschicht a) a substrate layer
    • b) einer ersten transparenten Elektrodenschicht, b) a first transparent electrode layer,
    • c) einer oder mehreren optoelektronisch funktionellen Schichten mit c) one or more optoelectronically functional layers with
    • c.1) gegebenenfalls einem oder mehreren p-leitenden, organischen Materialien mit ein oder mehreren Singulett- Zuständen und ein oder mehreren Triplett-Zuständen und c.1) optionally one or several p-type organic materials with one or several singlet states and one or several triplet states, and
    • c.2) einem lumineszenzierenden Material mit einem oder mehreren Komplexen eines Seltenerdmetallions mit organischen Liganden, wobei sowohl das Seltenerdmetallion einen emittierenden Zustand und die organischen Liganden ein oder mehrere Singulett-Zustände und ein oder mehrere Triplett-Zustände haben und c.2) a lumineszenzierenden material with one or several complexes of a rare earth metal ion with organic ligands, wherein both the rare earth an emitting state and the organic ligands have one or several singlet states and one or several triplet states, and
    • c.3) einem oder mehreren n-leitenden, organischen Materialien mit ein oder mehreren Singulett-Zuständen und ein oder mehreren Triplett-Zuständen und c.3) one or more n-type organic materials with one or several singlet states and one or several triplet states, and
    • d) einer zweiten Elektrode, wobei der energetisch niedrigste Triplett-Zustand der Liganden niedriger als die energetisch niedrigsten Triplett-Zustände des n-leitenden und/oder des p-leitenden, organischen Materials und über dem emittierenden Zustand des Seltenerdmetallions liegt. d) a second electrode, wherein the lowest energy triplet state of the ligands is lower than the lowest energy triplet state of the n-type and / or the p-type organic material and above the emitting state of the rare earth.
  2. 2. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein p-leitendes organisches Material und das lumineszenzierende Material in einer ersten homogenen Schicht enthalten sind und ein n-leitendes organisches Material in einer zweiten Schicht enthalten ist, wobei der niedrigste Triplett-Zustand des p-leitenden organischen Materials niedriger liegt als derjenige des n-leitenden Materials. 2. An organic electroluminescent device according to claim 1, characterized in that a p-type organic material and the lumineszenzierende material are contained in a first homogenous layer, and an n-type organic material is contained in a second layer, wherein the lowest triplet state is the p-type organic material is lower than that of the n-type material.
  3. 3. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein p-leitendes organisches Material in einer ersten Schicht enthalten ist und ein n-leitendes Material und das lumineszenziernde Material in einer zweiten, homogenen Schicht enthalten sind, wobei der niedrigste Triplett-Zustand des n-leitenden organischen Materials niedriger liegt als derjenige des p-leitenden Materials. 3. An organic electroluminescent device according to claim 1, characterized in that a p-type organic material is contained in a first layer and an n-type material and the lumineszenziernde material are contained in a second, homogeneous layer, the lowest triplet state is the n-type organic material is lower than that of the p-type material.
  4. 4. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein p-leitendes Material mit dem lumineszierenden Material in einer ersten homogenen Schicht und ein n-leitendes Material mit dem lumineszierenden Material in einer zweiten homogenen Schicht enthalten sind. 4. An organic electroluminescent device according to claim 1, characterized in that a p-type material to the luminescent material in a first homogenous layer, and an n-type material to the luminescent material in a second homogenous layer are included.
  5. 5. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere p-leitende Materialien, das elektrolumineszierende Material und ein oder mehrere n-leitende Materialien in einer homogenen Schicht enthalten sind, wobei die Redoxpotentiale der n- und der p-leitenden Materialien größer sind als die des elektrolumineszenten Materials. 5. An organic electroluminescent device according to claim 1, characterized in that one or several p-type materials, the electroluminescent material, and one or several n-type materials are contained in one homogeneous layer, where the redox potentials of the n- and p-type materials are greater than those of the electroluminescent material.
  6. 6. Organisches, elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere p-leitende, organische Materialien, ein oder mehrere n-leitende organische Materialien und das elektrolumineszente Material jeweils in einer separaten Schicht angeordnet sind, wobei die Schicht mit dem elektrolumineszenten Material zwischen der Schicht mit dem oder den p-leitenden Materialien und dem oder den n-leitenden Materialien liegt. 6. An organic electroluminescent component as claimed in claim 1, characterized in that one or several p-type organic materials, one or several n-type organic materials and the electroluminescent material are each arranged in a separate layer, the layer comprising the electroluminescent material between the layer with the p-type, or if the materials and the one or more n-type materials.
  7. 7. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die p-leitenden organischen Materialien ein molekular dotiertes organisches Polymeres, ein halbleitendes konjugiertes Polymeres oder ein intrinsisch leitendes organisches Polymeres oder ein p-leitendes organisches Monomeres oder deren Gemische sind. 7. An organic electroluminescent device according to claim 1 to 6, characterized in that the p-type organic materials are a molecule-doped organic polymer, a semiconducting conjugated polymer or an intrinsically conductive organic polymer or a p-type organic monomer, or mixtures thereof.
  8. 8. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das p-leitende, organische Material aus den organischen Liganden des Seltenerdmetallions besteht. 8. An organic electroluminescent device according to claim 1 to 6, characterized in that the p-type organic material is composed of the organic ligands of the rare earth.
  9. 9. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die n-leitenden organischen Materialien ein molekular dotiertes organisches Polymeres, ein intrinsisch leitendes organisches Polymeres oder ein n-leitendes organisches Monomeres oder deren Gemische sind. 9. An organic electroluminescent device according to claim 1 to 8, characterized in that the n-type organic materials are a molecule-doped organic polymer, an intrinsically conducting organic polymer, or an n-type organic monomer, or mixtures thereof.
  10. 10. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Liganden des Seltenerdmetallions chelatisierende Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoffliganden sind. 10. An organic electroluminescent device according to claim 1 to 9, characterized in that the ligands of the rare earth metal ion chelating oxygen, sulfur, or nitrogen ligands.
  11. 11. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das p-leitende organische Material Poly(vinylcarbazol), der Komplex des Seltenerdmetallions Europiumcinnamat und das n-leitende organische Material butyl-PBD ist. 11. An organic electroluminescent device according to claim 1 and 3, characterized in that the p-type organic material is poly (vinylcarbazole), the complex of the rare earth Europiumcinnamat and the n-type organic material is butyl-PBD.
  12. 12. Organisches elektrolumineszentes Bauteil nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das p-leitende organische Material Triphenylamin, der Komplex des Seltenerdmetallions Terbiumbenzoat und das n-leitende organische Material 2,5-Diphenyl-1,3,4-oxadiazol ist. 12. An organic electroluminescent device according to claim 1 and 6, characterized in that the p-type organic material triphenylamine, the complex of the rare earth Terbiumbenzoat and the n-type organic material is 2,5-diphenyl-1,3,4-oxadiazole.
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