EP0946995A2 - Elektrolumineszenzvorrichtung aus organischem material - Google Patents

Elektrolumineszenzvorrichtung aus organischem material

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Publication number
EP0946995A2
EP0946995A2 EP97950052A EP97950052A EP0946995A2 EP 0946995 A2 EP0946995 A2 EP 0946995A2 EP 97950052 A EP97950052 A EP 97950052A EP 97950052 A EP97950052 A EP 97950052A EP 0946995 A2 EP0946995 A2 EP 0946995A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electroluminescent device
max
organic
materials
organic layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97950052A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Spreitzer
Donald Lupo
Hermann Schenk
Nu Yu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Aventis Research and Technologies GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aventis Research and Technologies GmbH and Co KG filed Critical Aventis Research and Technologies GmbH and Co KG
Publication of EP0946995A2 publication Critical patent/EP0946995A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B33/22—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

Definitions

  • the task was therefore to develop EL devices with an improved property profile. Particular attention should be paid to improving long-term stability under operating conditions, i.e. especially the presence of daylight.
  • the emission band can be shifted to lower energy, ie to longer wavelengths, by excimer formation in the solid (see, for example, BJ Huber et al., Acta Polymer., 1994, 45, 244).
  • the main disadvantage of this method is the low efficiency; Excimer luminescence takes place in the generally only with low quantum yields.
  • Another method is to provide a special geometrical arrangement in the device with the aid of half mirrors (so-called “microresonators”), which causes reinforcement of individual segments of the total emission band while suppressing the other emission areas.
  • the color of the electroluminescence can be easily adjusted over wide areas, even if organic materials are used which are not or only slightly visible Absorb wavelength range.
  • the device according to the invention makes it possible to eliminate a disadvantage of all substances used to date, which consists in the fact that they degrade when irradiated with light in the absorption wavelength range in the presence of air.
  • a disadvantage of all substances used to date which consists in the fact that they degrade when irradiated with light in the absorption wavelength range in the presence of air.
  • polymers for typically used polymers, this is described, for example, by M. Yan et al., Phys. Rev. Lett. 1,994, 73, 744 and T. Zyung et al., Appl. Phys. Lett. 1 995, 67, 3420.
  • the effect is also documented for low molecular dyes, e.g. in textbooks on organic photochemistry (e.g. M. Kiessinger, J.
  • Non-overlapping of the absorption and electroluminescence spectrum in the sense of the invention means that at the intersection of the normalized absorption and electroluminescence spectrum and in the entire overlap area the intensity is ⁇ 0.05, preferably ⁇ 0.02, particularly preferably ⁇ 0.01.
  • Normalized means that the longest-wave absorption maximum and the electroluminescence maximum are each assigned the value 1.
  • the device according to the invention thus contains a hetero-p-n transition.
  • the optical band gap is preferably in the range from approximately 2.5 eV to approximately 4.0 eV.
  • Suitable electron transport layers are a) oxadiazole derivatives (see, for example, Bässler et al., Adv. Mater. 1 995, 7, 551), b) cyano-substituted PPV polymers (see, for example, WO 94/29 883).
  • oxadiazole derivatives see, for example, Bässler et al., Adv. Mater. 1 995, 7, 551
  • cyano-substituted PPV polymers see, for example, WO 94/29 883.
  • one of the two electrodes e.g. applied by physical vapor deposition, atomization, chemical deposition processes, spray pyrolysis, sol-gel processes, whereby in the case of organic electrodes typical organic coating techniques, such as spin coating, are also suitable.
  • two or more organic layers are preferably applied using one of the methods mentioned below, and finally the second electrode is applied.
  • metals or metallic alloys such as Ca, Sm, Yb, Mg, Al, In, Mg / Al can serve as the cathode.
  • Suitable anodes are, for example, metals, such as Au, other metallically conductive substances, such as ITO, tin dioxide, or conductive polymers, such as polyaniline. At least one of the electrodes must be transparent or translucent.
  • the device according to the invention can also contain further charge injection and / or charge transport layers.
  • the device is expediently sealed against environmental influences, such as water and air, for example by the evaporation of a final aluminum layer over the metal cathode.
  • the device according to the invention also contains means for applying an external voltage to generate the electrical field, for example by means of a battery.
  • the device according to the invention contains a filter which filters out radiation in the region of the absorption of the organic materials used.
  • Standard UV / Vis filters (foils) are suitable.
  • Electroluminescent devices are used e.g. as self-illuminating display elements, such as control lamps, alphanumeric displays, information signs, and in optoelectronic couplers.
  • the invention therefore also relates to the use of an EL device according to the invention in self-illuminating display elements or optoelectronic couplers.
  • the invention furthermore relates to a method for producing an electroluminescent device in which the absorption spectrum and electroluminescent spectrum do not overlap, characterized in that a) two or more organic layers and a counterelectrode are applied to one electrode, b) materials are used for two adjacent organic layers used, which have a band gap of at least 2.5 eV, c) by combining suitable materials and layer thicknesses that interfacial luminescence occurs when a voltage is applied, d) selecting the two materials so that the maximum of the interfacial luminescence is at a wavelength ⁇ max , whose corresponding energy E max ⁇ 2.5 eV, and e) the device is optionally provided with a filter in the region of the absorption of the organic layers.
  • ITO // compound 1 (layer thickness 38 nm) // compound 2 (layer thickness 45 nm) // Sm.
  • Connection 1 Connection 2 The compounds were synthesized as described in EP-A-0 676 461.
  • ITO // compound 1 (layer thickness 38 nm) // compound 3 (layer thickness 39 nm) // Mg-Al alloy (3/97).
  • the device from Example 1 was coated with a UV / VIS absorption film, which
  • the comparison device on the other hand, the efficiency was significantly reduced after 7 days.

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Abstract

Eine Elektrolumineszenzvorrichtung, deren Elektrolumineszenzspektrum nicht mit dem Absorptionsspektrum überlappt, enthaltend zwischen zwei Elektroden zwei oder mehr organische Schichten, ist dadurch gekennzeichnet, dass a) zwei organische Schichten, die benachbart sind, jeweils eine optische Bandlücke von mindestens 2,5 eV aufweisen, b) die Wellenlänge ( lambda max entsprechend einer Energie Emax), bei der die Elektrolumineszenz ein Maximum zeigt, in einem Bereich liegt, der der Energiedifferenz DELTA E (Ionisationspotential der ersten organischen Schicht minus Elektronenaffinität der zweiten organischen Schicht) entspricht, wobei gleichzeitig gilt, dass Emax kleiner gleich 2,5 eV ist.

Description

Beschreibung
ELEKTROLUMINESZENZVORRICHTUNG AUS ORGANISCHEM MATERIAL
Die Erfindung betrifft eine Mehrschicht-Elektrolumineszenzvorrichtung, deren Elektrolumineszenzspektrum nicht mit dem Absorptionsspektrum überlappt.
Es besteht ein großer Bedarf an flachen großflächigen Lichtquellen für Beleuchtungszwecke, Anzeigeelemente und Bildschirmtechnologien. Derzeit ist keine der eingeführten Technologien für diesen Anwendungsbereich vollständig befriedigend.
Als Alternative zu herkömmlichen Anzeige- und Beleuchtungselementen, wie Glühlampen, Gasentladungslampen und nicht selbstleuchtenden Flüssigkristallanzeigeelementen, sind bereits seit einiger Zeit Elektrolumineszenz(EL)vorrichtungen auch auf Basis organischer EL-Materialien enwickelt worden.
Als Elektrolumineszenz bezeichnet man das Phänomen, daß bestimmte Stoffe befähigt sind, bei Anlegen eines elektrischen Feldes Licht abzustrahlen. Das physikalische Modell zur Beschreibung dieses Effektes basiert auf der Rekombination von Elektronen und Elektronenlücken, sogenannten Löchern, unter Aussendung von Strahlung.
Als organische El-Materialien finden sowohl niedermolekulare Verbindungen (siehe z.B. C.W. Tang et al., Appl. Phys. Lett. 1987, 51 , 913; EP-A 0 1 20 673; US-S 4,720,432 und EP-A 0 278 757) als auch Polymere (siehe z.B. R.H. Friend et al., Nature 1 990, 347, 539; WO-A 90/1 3 148) Verwendung.
Eine organische EL-Vorrichtung enthält zwischen einer Kathode und einer Anode mindestens eine organische elektrolumineszierende Schicht. Es sind aber seit längerem Vorrichtungen bekannt, die zwei oder mehr organische Schichten zwischen den beiden Elektroden enthalten (siehe z.B. C.W. Tang et al., Appl. Phys. Lett. 1 987, 51 , 913).
Obwohl mit solchen Vorrichtungen bereits gute Ergebnisse erzielt wurden, kann die Entwicklung von EL-Vorrichtungen noch in keiner Weise als abgeschlossen gelten, und es bleibt ein weiter Raum für die Weiterentwicklung solcher Vorrichtungen.
Aufgabe war es daher, EL-Vorrichtungen mit einem verbesserten Eigenschaftsprofil zu entwickeln. Besonderes Augenmerk sollte dabei der Verbesserung der Langzeitstabilität unter Einsatzbedingungen, d.h. vor allem Vorhandensein von Tageslicht, gelten.
Es wurde nun gefunden, daß es bei EL-Vorrichtungen, die zwei oder mehr organische Schichten enthalten, möglich ist, durch gezielte Auswahl der organischen Materialien und entsprechenden Schichtaufbau zu einer Entkopplung von Absorptions- und Emissionsspektrum zu gelangen. Das heißt, es besteht keine Überlappung mehr zwischen der Absorption der Materalien und der Elektrolumineszenz. Dies kann nun dazu verwendet werden, organische EL-Vorrichtungen vor Lichtabsorption zu schützen, ohne dabei - wie bisher üblich - Effizienzverluste bei der Elektrolumineszenz in Kauf nehmen zu müssen.
Nach dem Stand der Technik sind zwei Effekte bekannt, die zu einer starken Farbverschiebung zwischen Absorption und Emission führen können. Zum einen kann durch Excimerenbildung im Feststoff die Emissionsbande zu niedrigerer Energie, d.h. zu größeren Wellenlängen verschoben werden (vgl. z. B. J. Huber et al., Acta Polymer., 1994, 45, 244). Der Hauptnachteil dieses Verfahrens ist die nur geringe Effizienz; Excimerenlumineszenz findet im allgemeinen nur mit geringen Quantenausbeuten statt. Ein anderes Verfahren ist, eine spezielle geometrische Anordnung in der Vorrichtung unter Zuhilfenahme von Halbspiegeln (sog. "Mikroresonatoren") vorzusehen, die eine Verstärkung einzelner Segmente der Gesamtemissionsbande unter gleichzeitiger Unterdrückung der übrigen Emissionsbereiche verursacht. Dies kann durch Wahl der entsprechenden Randbedingungen zu einer deutlichen Verschiebung zum langwelligen Bereich hin führen (vgl. z. B. H. F. Wittmann et al., Adv. Mater., 1 995, 7, 541 ; Dodabalapur et al., Appl. Phys. Lett 1994, 18, 2308; Tsutsui et al., Synth. Metals 1 995, 71 , 2001 ). Allerdings ist es mit Mikroresonatoren nur möglich, die Emissionswellenlänge innerhalb des Lumineszenzspektrums zu verschieben. Darum sind beide Verfahren hinsichtlich Herstellung von Elektrolumineszenzbauelementen mit starker Entkoppelung von Absorption und Emission und hoher Effizienz nicht befriedigend.
Ein Gegenstand der Erfindung ist daher eine Elektrolumineszenzvorrichtung, deren Elektrolumineszenzspektrum nicht mit dem Absorptionsspektrum überlappt, enthaltend zwischen zwei Elektroden zwei oder mehr organische Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß
a) zwei organische Schichten, die benachbart sind, jeweils eine optische Bandlücke von mindestens 2,5 eV aufweisen, b) die Wellenlänge ( λmax entsprechend einer Energie Emax ), bei der die Elektrolumineszenz ein Maximum zeigt, in einem Bereich liegt, der der Energiedifferenz ΔE (lonisationspotential der ersten organischen Schicht minus Elektronenaffinität der zweiten organischen Schicht) entspricht, wobei gleichzeitig gilt, daß Emax kleiner gleich 2,5 eV ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich die Farbe der Elektrolumineszenz über weite Bereiche leicht einstellen, auch wenn organische Materialien verwendet werden, die nicht oder nur geringfügig im sichtbaren Wellenlängenbereich absorbieren.
Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Behebung eines Nachteils sämtlicher bis dato verwendeter Substanzen, welcher darin besteht, daß sie bei Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich der Absorption in Gegenwart von Luft degradieren. Für typischerweise verwendete Polymere ist dies beispielsweise beschrieben bei M. Yan et al., Phys. Rev. Lett. 1 994, 73, 744 und T. Zyung et al., Appl. Phys. Lett. 1 995, 67, 3420. Auch für niedermolekulare Farbstoffe ist der Effekt dokumentiert, z.B. in Lehrbüchern über organische Photochemie (z. B. M. Kiessinger, J. Michl, Excited States and Photochemistry of Organic Molecules, 1 995, VCH, Weinheim; N. J. Turro, Photochemistry of Organic Molecules, 1 974, ACS). Diese Empfindlichkeit organischer und polymerer Werkstoffe führt zu verringerter Stabilität hinsichtlich Lagerung und Betriebslebensdauer der Vorrichtung.
Da die Wellenlängen von Lumineszenz und Absorption im Regelfall trotz der bekannten Verschiebung überlappen, konnte die Lagerstabilität einer Vorrichtung bisher nicht durch Einbau eines Kantenfilters erhöht werden, der Licht im Absorptionsbereich absorbiert. Dadurch wäre ein wesentlicher Anteil der Elektrolumineszenz absorbiert worden, was zu einer Verringerung der Effizienz geführt hätte.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt der Einbau eines Filters dagegen kein Problem dar, d.h. die Effizienz der Vorrichtung wird dadurch nicht beeinträchtigt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß in herkömmlichen organischen und polymeren EL-Vorrichtungen durch die Überlappung von Lumineszenz und Absorption ein Teil der erwünschten Elektrolumineszenz innerhalb des Bauelements absorbiert wird, was sowohl die Effizienz als auch die Betriebslebensdauer verringert. Dies kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hahezu vollständig vermieden werden.
Unter NichtÜberlappung von Absorptions- und Elektrolumineszenzspektrum im Sinne der Erfindung wird verstanden, daß am Schnittpunkt des normierten Absorptions- und Elektrolumineszenzspektrums und im gesamten Überlappungsbereich die Intensität < 0,05, vorzugsweise < 0,02, besonders bevorzugt ≤ 0,01 , ist.
Normiert bedeutet, daß dem längstwelligen Absorptionsmaximum und dem Elektrolumineszenzmaximum jeweils der Wert 1 zugeordnet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist schematisch in der Figur 1 dargestellt.
An eine Anode 1 , die vorzugsweise eine hohe Austrittbarkeit aufweist und beispielsweise aus Gold, Indium-Zinn-Oxid (ITO), Zinndioxid oder Polyanilin besteht, schließt sich eine erste organische Schicht 2 an, die vorzugsweise gute Transporteigenschaften für Löcher aufweist (HTL, Hole Transport Layer). An diese grenzt eine zweite organische Schicht 3, die vorzugsweise gute Transporteigenschaften für Elektronen aufweist (ETL, Electron Transport Layer). Den Abschluß bildet eine Kathode 4, die vorzugsweise eine niedrige Austrittsarbeit aufweist und beispielsweise aus Ca, Sm, Yb, Mg oder Mg/Ag besteht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält somit einen hetero-p-n-Übergang.
Bei Anlegen einer Spannung wird aus der Anode 1 eine positive Ladung (Loch) in die erste organische Schicht 2 injiziert. Ebenso wird aus der Kathode 4 ein Elektron in die zweite organische Schicht 3 injiziert. Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die strahlende Rekombination (Elektrolumineszenz) vorwiegend oder gar ausschließlich aus einer der organischen Schichten oder einer Lumineszenzschicht, die sich zwischen Elektronen- und Lochtransportschicht befindet. Das Elektrolumineszenzspektrum entspricht daher im wesentlichen dem der eingesetzten Materialien (vgl. z.B. die oben zitierten Literaturstellen).
Erfindungsgemäß wird jedoch durch eine gezielte Kombination der verwendeten organischen Materialien, insbesondere unter Berücksichtigung der Parameter, Elektronenaffinität und lonisationspotential, und der Schichtdicken dafür gesorgt, daß es zur Grenzflächenlumineszenz kommt.
Grenzflächenlumineszenz bedeutet im Sinne der Erfindung, daß das Elektrolumineszenzspektrum der Mehrschichtvorrichtung verschieden von dem der Einzelmaterialien ist und insbesondere ein Maximum aufweist, welches im Bereich (vorzugsweise ± 0,2 eV) der Differenz zwischen dem lonisationspotential (IP) der HTL und der Elektronenaffinität (EA) der ETL liegt.
Dies kann modellhaft wie folgt erklärt werden: Ein von der Kathode in die ETL injiziertes Elektron bewegt sich bis zur Grenzfläche, wo es mit einem Loch, welches von der Anode in die HTL injiziert wurde, rekombiniert; dabei wird Strahlung freigesetzt: Die Energie dieser Strahlung (E) entspricht in etwa der Differenz zwischen dem lonisationspotential (IP) der HTL und der Elektronenaffinität (EA) der ETL. Dies führt dazu, daß nicht die Differenz dieser beiden Werte für eine einzelne Substanz sondern die Kombination von zwei Substanzen für den zu erzielenden Farbton ausschlaggebend sind.
Es sei betont, daß der Realitätsgehalt eines solchen Modells für die Erfindung an sich ohne Belang ist. Das Phänomen der Grenzflächenlumineszenz ist ansatzweise bereits aus der Literatur bekannt, siehe M. Berggren et al., I. Appl. Phys. 1 994, 76, 7530 und T. Zyung et al., Mol. Cryst. Liq Cryst. 1 996, 280, 357, seine anwendungsrelevante Bedeutung wurde jedoch nicht erkannt.
Erfindungsgemäß werden die beiden organischen Materialien so gewählt, daß das durch die Grenzflächenlumineszenz erzeugte Maximum der Elektrolumineszenz (mit einer Wellenlänge λmax und einer dieser entsprechenden Energie Emax, die im Bereich der Energiedifferenz, vorzugsweise ± 0,2 eV, zwischen IPHTL unc' ^ETL l'e9t) eine Energie Emax < 2,5 eV, vorzugsweise < 2,3 eV, besonders bevorzugt < 2,2 eV, aufweist. Vorzugsweise liegt Emax im Bereich von ungefähr 1 ,2 eV bis ungefähr 2,5 eV.
Ebenso müssen die erfindungsgemäß eingesetzten organischen Materialien jeweils eine optische Bandlücke (ΔE = IP-EA) von mindestens 2,5 eV, vorzugsweise 2,7 eV, besonders bevorzugt 2,9 eV aufweisen. Bevorzugt liegt die optische Bandlücke im Bereich von ungefähr 2,5 eV bis ungefähr 4,0 eV.
Materialien, die sich als ETL oder HTL in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen, sind prinzipiell in großer Zahl aus der Literatur bekannt (siehe z.B. die oben zitierte Literatur) .
Als Lochtransportschicht eignen sich beispielsweise a) Triarylaminderivate (siehe z.B. Bässler et al., Adv. Mater. 1 995, 7, 551 ), b) unsubstituierte oder dialkoxysubstituierte PPV-Polymere (siehe z.B. WO 90/1 3 148.
Als Elektronentransportschicht eignen sich beispielsweise a) Oxadiazolderivate (sieh z.B. Bässler et al., Adv. Mater. 1 995, 7, 551 ), b) Cyanosubstituierte PPV-Polymere (siehe z.B. WO 94/29 883). Die aufgeführten Materialien sind teilweise kommerziell erhältlich oder können nach der zitierten oder der in den Zitaten der dort angegebenen Literatur hergestellt werden.
Die relevanten Stoffparameter, Elektronenaffinität und lonisationspotential, sind für die einzelnen Stoffe entweder bereits aus der Literatur bekannt oder können nach bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden in einfachen, routinemäßigen Vorversuchen ermittelt werden. So ist dies beispielsweise durch Cyclovoltametrie, oder auch Photoelektronenspektroskopie (UPS, XPS) möglich.
Die organischen Schichten weisen üblicherweise jeweils eine Schichtdicke von 10 bis 200 nm, vorzugsweise 20 bis 200 nm, besonders bevorzugt von 30 bis 1 50 nm, auf.
Um die Grenzflächenlumineszenz zu erzielen ist es in der Regel notwendig, die Schichtdicke zumindest einer der organischen Schichten zu variieren. Dies ist standardmäßig z.B. durch Variation der Aufdampf- (bei Verwendung von Vakuumaufbringmethoden) oder Aufschleuderbedingungen (bei Verwendung von Lösungsmitteltechniken) möglich.
An sich ist es möglich, den geeigneten Aufbau der Vorrichtung theoretisch zu bestimmen, vielfach wird es jedoch einfacher sein, den Aufbau einer gegebenen Materialkombination durch routinemäßige Versuche (beispielsweise durch Variation der Schichtdicke(n)) zu optimieren. Grund dafür ist, daß in der Regel die benötigten physikalischen Größen, wie Injektionsbarrieren, nur sehr aufwendig zu bestimmen sind.
Allgemein folgt der Aufbau der erfindungsgemäßen EL-Vorrichtung den bekannten Zwei- oder Mehrschichtvorrichtungen, wie sie beispielsweise in US-A 4,539,507 und US-A 5, 1 51 ,629 und in der Figur 1 beschrieben sind.
Auf geeigneten, vorzugsweise transparenten Substraten, wie Glas oder PET, wird nach bekannten Verfahren zunächst eine der beiden Elektroden, z.B. durch physikalisches Aufdampfen, Zerstäuben, chemische Abscheideverfahren, Spraypyrolyse, Sol-Gel-Verfahren aufgebracht, wobei sich im Falle organischer Elektroden auch typische organische Beschichtungstechniken, wie Lackschleudern (Spin-Coating), eignen. Danach werden zwei oder mehr organische Schichten vorzugsweise mit Hilfe einer der unten genannten Methoden aufgebracht und schließlich die zweite Elektrode aufgetragen.
Als Kathode können beispielsweise Metalle oder metallische Legierungen, wie Ca, Sm, Yb, Mg, AI, In, Mg/AI, dienen. Als Anode eignen sich beispielsweise Metalle, wie Au, andere metallisch leitende Stoffe, wie ITO, Zinndioxid, oder leitende Polymere, wie Polyanilin. Mindestens eine der Elektroden muß transparent oder transluzent sein.
Die organischen Schichten können beispielsweise nach gängigen Beschichtungsverfahren aufgebracht werden, z.B. Aufdampftechniken, Lösungsmittelverfahren, wie Lackschleudern, Tauchen oder Fließverfahren oder weiteren Verfahren wie die Langmuir-Blodgett Technik oder Chemisorption.
Neben den erfindungsgemäß geforderten zwei organischen Schichten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung noch weitere Ladungsinjektions- und/oder Ladungstransportschichten enthalten.
Gegen Umwelteinflüsse, wie Wasser und Luft, wird die Vorrichtung zweckmäßigerweise versiegelt, beispielsweise durch das Aufdampfen einer abschließenden Aluminiumschicht über die Metallkathode. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält darüber hinaus Mittel zum Anlegen einer externen Spannung zur Erzeugung des elektrischen Feldes, beispielsweise durch eine Batterie.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Filter, der Strahlung im Bereich der Absorption der verwendeten organischen Materialien herausfiltert. Geeignet sind beispielsweise handelsübliche UV/Vis-Filter(folien).
Elektrolumineszenzvorrichtungen finden Anwendung z.B. als selbstleuchtende Anzeigeelemente, wie Kontrollampen, alphanumerische Displays, Hinweisschilder, und in optoelektronischen Kopplern.
Ein Gegenstand der Erfindung ist daher auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen EL-Vorrichtung in selbstleuchtenden Anzeigeelementen oder optoelektronischen Kopplern.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenzvorrichtung, bei der Absorptionsspektrum und Elektrolumineszenzspektrum nicht überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß a) man auf eine Elektrode zwei oder mehrere organische Schichten und eine Gegenelektrode aufbringt, b) man für zwei benachbarte organische Schichten jeweils Materialien verwendet, die eine Bandlücke von mindestens 2,5 eV aufweisen, wobei c) man durch die Kombination geeigneter Materialien und Schichtdicken bewirkt, daß es bei Anlegen einer Spannung zu Grenzflächenlumineszenz kommt, d) man die beiden Materialien so wählt, daß das Maximum der Grenzflächenlumineszenz bei einer Wellenlänge λmax liegt, deren entsprechende Energie Emax <2,5 eV ist, und e) man die Vorrichtung gegebenenfalls mit einem Filter im Bereich der Absorption der organischen Schichten versieht.
In der vorliegenden Anmeldungen sind verschiedene Dokumente zitiert, beispielsweise um das technische Umfeld der Erfindung zu illustrieren. Auf alle diese Dokumente wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen, sie gelten durch Zitat als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Auf den Inhalt der deutschen Patentanmeldung 1 96461 1 9.7, deren Priorität die vorliegende Anmeldung beansprucht, sowie auf die Zusammenfassung der vorliegenden Anmeldung wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen; sie gelten durch Zitat als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung belegen und erläutern ohne sie einzuschränken.
Beispiele
Beispiel 1 : Vorrichtung 1
Es wurde eine Vorrichtung mit folgendem Aufbau verwendet: ITO//Verbindung 1 (Schichtdicke 38 nm)//Verbindung 2 (Schichtdicke 45 nm)//Sm.
Verbindung 1 Verbindung 2 Die Verbindungen wurden wie in der EP-A-0 676 461 beschrieben synthetisiert.
Die Vorrichtung wurde wie folgt präpariert: Verbindung 1 wurde auf vorgereinigtes ITO (auf Glas) aus einer 10 mg/ml Chlorbenzol-Lösung bei 2000 U.p.M. aufgeschleudert. Verbindung 2 und die Kathode wurden durch Vakuumsublimation aufgebracht. Die Strom-Spannungskurven sind in Fig. 2 dargestellt. Die entscheidenden Potentialwerte wurden durch elektrochemische Messungen wie folgt bestimmt: Verbindung 1 (IP1 = 5,0 eV; EA1 < 2,0 eV), Verbindung 2 (IP2 = 5,9 eV; EA2 = 2,5 eV). Die Photolumineszenzmaxima der beiden Verbindungen liegen bei 3, 1 eV (Verbindung 1 ) bzw. 3,3 eV (Verbindung 2). Das Elektrolumineszenzmaximum der so hergestellten Vorrichtung war hingegen merklich rotverschoben: 2,5 eV.
Beispiel 2:
Es wurde eine Vorrichtung mit folgendem Aufbau verwendet: ITO//Verbindung 1 (Schichtdicke 38 nm)//Verbindung 3 (Schichtdicke 39 nm)//Mg-AI-Legierung (3/97).
Verbindung 1 Verbindung 3
Verbindung 3 wurde gemäß (A. Mannschreck et al., J. Chem. Res. (9), 1 995, 1 80) synthetisiert.
Die Vorrichtung wurde wie folgt präpariert: Verbindung 1 wurde auf vorgereinigtes ITO einer 10 mg/ml Chlorbenzol-Lösung bei 2000 U.p.M. aufgeschleudert. Verbindung 3 und die Kathode wurden durch Vakuumsublimation aufgebracht. Die Strom-Spannungskürven sind in Fig. 3 dargestellt. Die entscheidenden Potentialwerte wurden durch elektrochemische Messungen wie folgt bestimmt: Verbindung 1 (IP1 = 5,0 eV; EA1 < 2,0 eV), Verbindung 3 (IP2 > 6,0 eV; EA2 = 3,3 eV). Die Photolumineszenzmaxima der beiden Verbindungen liegen bei 3, 1 eV Verbindung 1 bzw. 3,0 eV (Verbindung 2) . Das Elektrolumineszenzmaximum der so hergestellten Vorrichtung war hingegen merklich rotverschoben: 1 ,8 eV.
Beispiel 3
Die Vorrichtung aus Beispiel 1 wurde mit einer UV/VIS-Absorptionsfolie, welche
Licht mit Wellenlängen kleiner als 450 nm komplett (Transmission < 0,01 %) absorbiert, versehen.
Diese Vorrichtung wurde am Tageslicht aufbewahrt. Ein Funktionstest nach 7
Tagen ergab, daß die Vorrichtung nahezu unverändert, wie direkt nach der
Präparation, funktionierte. Bei einer nicht gegen Licht geschützten
Vergleichsvorrichtung war hingegen nach 7 Tagen die Effizienz deutlich herabgesetzt.
Beispiel 4
Analog Beispiel 3, nur mit der Vorrichtung aus Beispiel 2 und einer Folie, die
Licht kleiner 500 nm komplett absorbiert.
Ergebnis: analog Beispiel 3

Claims

Patentansprüche:
1 . Elektrolumineszenzvorrichtung, deren Elektrolumineszenzspektrum nicht mit dem Absorptionsspektrum überlappt, enthaltend zwischen zwei Elektroden zwei oder mehr organische Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß
a) zwei organische Schichten, die benachbart sind, jeweils eine optische Bandlücke von mindestens 2,5 eV aufweisen, b) die Wellenlänge ( λmax entsprechend einer Energie Emax ), bei der die Elektrolumineszenz ein Maximum zeigt, in einem Bereich liegt, der der Energiedifferenz ΔE (lonisationspotential der ersten organischen Schicht minus Elektronenaffinität der zweiten organischen Schicht) entspricht, wobei gleichzeitig gilt, daß Emax kleiner gleich 2,5 eV ist.
2. Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 1 , enthaltend einen Filter für elektromagnetische Strahlung im Bereich der Wellenlängen der Absorption der organischen Materialien.
3. Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bandlücke mindestens 2,7 eV beträgt.
4. Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Emax ≤ 2,3 eV ist.
5. Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Emax gleich ΔE ± 0,2 eV ist.
6. Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine organische Schicht gute Transporteigenschaften für Löcher aufweist und ein oder mehrere Materialien aus der Gruppe Triarylaminderivate und unsubstituierte oder dialkoxysubstituierte Poly(paraphenylenvinylen)-Derivate enthält.
7. Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine organische Schicht gute Transporteigenschaften für Elektronen aufweist und ein oder mehrere Materialien aus der Gruppe Oxadiazolderivate und cyanosubstituierte Poly(paraphenyienvinylenderivate enthält.
8. Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzliche Ladungstransport- und/oder Ladungsinjektionsschichten enthält.
9. Verfahren zur Herstellung einer Elektrolumineszenzvorrichtung, bei der Absorptionsspektrum und Elektrolumineszenzspektrum nicht überlapen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß a) man auf eine Elektrode zwei oder mehrere organische Schichten und eine Gegenelektrode aufbringt, b) man für zwei benachbarte organische Schichten jeweils Materialien verwendet, die eine Bandlücke von mindestens 2,5 eV aufweisen, wobei c) man durch die Kombination geeigneter Materialien und Schichtdicken bewirkt, daß es bei Anlegen einer Spannung zu Grenzflächenlumineszenz kommt, d) man die beiden Materialien so wählt, daß das Maximum der Grenzflächenlumineszenz bei einer Wellenlänge λmax liegt, deren entsprechende Energie Emax ≤2,5 eV ist, und e) man die Vorrichtung gegebenenfalls mit einem Filter im Bereich der Absorption der organischen Schichten versieht.
10. Verwendung einer Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einer oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 als selbstleuchtendes Anzeigeelement oder in optoelektronischen Kopplern.
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