EP1171921A1 - Organisches elektrolumineszierendes bauteil - Google Patents

Organisches elektrolumineszierendes bauteil

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Publication number
EP1171921A1
EP1171921A1 EP00920388A EP00920388A EP1171921A1 EP 1171921 A1 EP1171921 A1 EP 1171921A1 EP 00920388 A EP00920388 A EP 00920388A EP 00920388 A EP00920388 A EP 00920388A EP 1171921 A1 EP1171921 A1 EP 1171921A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
component according
metal
top electrode
mel
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Withdrawn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
EP00920388A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Kanitz
Matthias STÖSSEL
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.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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 Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP1171921A1 publication Critical patent/EP1171921A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • 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 radiating surfaces
    • H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H10K50/171—Electron injection layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/805—Electrodes
    • H10K59/8052—Cathodes

Definitions

  • the invention relates to an organic electroluminescent component, in particular an organic light-emitting diode.
  • LC displays are not self-emitting and can therefore only be read or recognized easily in particularly favorable ambient lighting conditions. In most cases, this requires a backlighting device, which multiplies the thickness of the flat screen. In addition, the majority of the electrical power consumption is then required for the lighting, and a higher voltage is required for the operation of the lamps or fluorescent tubes, which is usually generated from batteries or accumulators with the aid of “voltage-up converters”. Further disadvantages are the greatly restricted viewing angle of the LC displays and the long switching times of individual pixels, which are typically a few milliseconds and are also strongly temperature-dependent. The delayed image build-up is extremely disruptive when used in transport or video applications, for example.
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • the switching times are around one microsecond and are only slightly temperature-dependent, which enables use for video applications.
  • the reading angle is almost 180 °, and polarization foils, as are required in LC displays, are omitted, so that a greater brightness of the display elements can be achieved. Further advantages are the usability of flexible and non-planar substrates as well as simple and inexpensive production.
  • Organic light-emitting diodes are typically constructed as follows.
  • a transparent substrate for example glass
  • a transparent electrode bottom electrode, anode
  • ITO indium tin oxide
  • the transparent electrode is then structured using a photolithographic process.
  • One or more organic layers consisting of polymers, oligomers, low molecular weight compounds or mixtures are placed on the substrate with the structured electrode of this, applied.
  • polymers are polyaniline, poly (p-phenylene-vinylene) and poly (2-methoxy-5- (2'-ethyl) - hexyloxy-p-phenylene-vinylene).
  • low molecular weight, preferably positive charge-transporting compounds are N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N '-bis- (phenyl) -benzidine (-TPD), 4,4', 4 "- Tris- (N-3-methylphenyl-N-phenylamino) -triphenylamine (-MTDATA) and 4, 4 ', 4 "-Tris- (carbazol-9-yl) -triphenylamine (TCTA).
  • Hydroxyquinoline aluminum III salt (Alq 3 ) is used as an emitter, which may be doped with suitable chromophores (quinacridone derivatives, aromatic hydrocarbons, etc.).
  • polymers are usually applied from the liquid phase by knife coating or spin coating, and low-molecular and oligomeric compounds are mostly deposited from the gas phase by vapor deposition or “physical vapor deposition * (PVD).
  • PVD physical vapor deposition *
  • the total layer thickness can be between 10 nm and 10 ⁇ m, typically it is in the range between 50 and 200 nm.
  • a counterelectrode (top electrode, cathode) is applied to the organic layer (s), which usually consists of a metal, a metal alloy or a thin insulator layer and a thick metal layer.
  • the cathode layer is usually produced by vapor deposition by thermal evaporation, electron beam evaporation or sputtering.
  • metals are used as the cathode material, they must have a low work function (typically ⁇ 3.7 eV) so that electrons can be injected efficiently into the organic semiconductor.
  • a low work function typically ⁇ 3.7 eV
  • alkali metals, alkaline earth metals or rare earth metals are used for this; the layer thickness is between 0.2 nm and a few hundred nanometers, but generally a few 10 nanometers.
  • a nobler, inert metal such as aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag) or gold (Au) to the cathode layer, which protects the base metal layer from moisture and Protects atmospheric oxygen.
  • an alloy of an efficiently electron-emitting but corrosion-prone base metal (work function ⁇ 3.7 eV) and a corrosion-resistant noble metal, such as Al, Cu, Ag and Au used.
  • the proportion of the base metal in the alloy can be between a few parts per thousand and about 90%.
  • the alloys are mostly produced by simultaneous deposition of the metals from the gas phase, for example by co-evaporation, simultaneous sputtering with multiple sources and sputtering using alloy targets.
  • a layer of a noble metal, such as Al, Cu, Ag or Au is usually also applied to such cathodes as corrosion protection.
  • Cathodes made of noble metals i.e. Metals with a work of> 3.7 eV are very inefficient when used in direct contact with the organic semiconductor
  • Electron injectors if a thin insulating intermediate layer (layer thickness generally between 0.2 and 5 nm) is arranged between the uppermost electron-conducting organic layer and the metal electrode, the efficiency of the light-emitting diodes increases considerably. Oxides, such as aluminum oxide, alkali and alkaline earth oxides and other oxides, as well as alkali and alkaline earth fluorides come as an insulating material for such an intermediate layer (see: Appl. Phys. Lett., Vol. 71 (1997), pages 2560 to 2562 ; U.S. Patent 5,677,572; EP-OS 0 822 603).
  • a metal electrode is then applied to the thin insulating intermediate layer, which is made of a pure metal or a metal alloy consists.
  • the insulating material can also be applied together with the electrode material by co-evaporation (Appl. Phys. Lett., Vol. 73 (1998), pages 1185 to 1187).
  • the object of the invention is to design an organic electrolytic component, in particular an organic light-emitting diode, in such a way that on the one hand a hermetic sealing of the top electrode can be dispensed with and on the other hand the selection of materials that can be used on the cathode side is increased .
  • a component which is characterized by - a transparent bottom electrode located on a substrate,
  • top electrode made of a metal inert to oxygen and moisture
  • At least one organic functional layer and arranged between the bottom electrode and the top electrode
  • (Mel) (Me2) F m + n containing charge carrier injection layer, where the following applies: m and n are each an integer corresponding to the value of the metals Mel and Me2 (the metal Mel has the value m, the metal Me2 the value) n),
  • Me2 Mg, AI, Ca, Zn, Ag, Sb, Ba, Sm or Yb, with the proviso: Mel ⁇ Me2.
  • the essential feature of the organic electroluminescent component according to the invention is therefore m a specific structure on the cathode side, namely m the combination of a top electrode which is indifferent to environmental influences with a charge carrier interaction layer made of a special metal complex salt of the composition (Mel) (Me2) F m + n , ie a double fluo ⁇ d. Because of this The top electrode may not be hermetically sealed or sealed.
  • the special material for the charge carrier injection layer not only widens the range of materials that can be used on the cathode side, but also improves the emission properties through this material, which results in a significantly higher luminous efficacy, a reduced operating voltage and a longer service life Expression comes.
  • the charge carrier injection layer (made of a special metal complex salt) is preferably arranged as a thin insulating layer between the top electrode and the organic functional layer, in the presence of several functional layers between the top functional layer and the top electrode. If, in the component according to the invention, there is also an electron transport layer on the (top) functional layer, the charge carrier injection layer is arranged between this layer and the top electrode. In all of these cases, the thickness of the charge carrier injection layer is preferably approximately 0.1 to 20 nm.
  • the charge carrier injection layer can also be integrated in the top electrode, in the (top) organic functional layer or in an electron transport layer that may be present, i.e. the metal complex salt is then part of one of the layers mentioned.
  • Such layers can advantageously be produced by co-evaporation of the corresponding materials, for example by co-evaporation of the top electrode material and the metal complex salt.
  • the metal complex salt has the composition (Mel) (Me2) F m + n , where m and n correspond to the valency of the respective metal.
  • the metal Mel is preferably lithium (Li), the metal Me2 preferably magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), silver (Ag) or barium (Ba).
  • One of the double fluorides LiAgF 2 , LiBaF 3 and L1AIF 4 is advantageously used as the metal complex salt.
  • Other such double fluorides are, for example, NaAgF 2 , KAgF 2 , LiMgF 3 , LiCaF 3 , CaAgF 3 and MgBaF 4 .
  • Complex salts of this type and processes for their preparation are known per se (see the exemplary embodiments and, for example, “Gelins Handbuch der -Anorganischen Chemie *, 8th edition (1926), system number 5 (fluorine), pages 58 to 72).
  • the top electrode which generally has a thickness> 100 nm, preferably consists of one of the following
  • Metals aluminum (AI), silver (Ag), platinum (Pt) and gold (Au).
  • the electrode material can also be an alloy of two of these metals.
  • Other metals for the top electrode are magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), antimony (Sb) and barium (Ba).
  • the bottom electrode is generally made of indium tin oxide (ITO). Other possible materials for the bottom electrode are tin oxide and bismuth oxide. Glass is usually used as the substrate for the bottom electrode.
  • ITO indium tin oxide
  • Other possible materials for the bottom electrode are tin oxide and bismuth oxide. Glass is usually used as the substrate for the bottom electrode.
  • the component according to the invention preferably has two organic functional layers, namely a perforated layer arranged on the bottom electrode, which transports positive charge carriers, and one located thereon
  • Emission layer which is also referred to as a luminescent layer.
  • a luminescent layer instead of a perforated layer, two or more perforated layers can advantageously also be used.
  • the materials for the layers mentioned are known per se.
  • the hole-conducting layer (s) in the present case preferably N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N r -bis- (phenyl) - benzidine (m-TPD), 4, 4 ', "-Tris- (N-1-naphthyl-N-phenylamino) triphenylamine (Naphdata) or N, N'-bis-phenyl-N, N'-bis- ⁇ -naphthyl-benzidine (-NPD).
  • the material for the emission layer is preferably hydroxyquinoline aluminum III salt (Alq 3 ). This compound can also serve for electron transport at the same time.
  • quinacridone can also be used for the emission layer an optionally present electron transport layer of one of the oxadiazole derivatives known for this purpose.
  • the invention offers the following further advantages:
  • the operating voltage is significantly reduced and the luminous efficacy and efficiency are significantly increased.
  • compounds such as LiAlF 4 have the advantage that they are less hygroscopic, which makes handling and storage easier.
  • the double fluorides are also easier to evaporate and are less basic (than LiF), which increases the compatibility with the organic functional layers.
  • FIG. 1 shows a conventional OLED display
  • FIG. 2 shows an OLED display according to the invention
  • FIG. 3 luminance / voltage characteristic curves
  • FIG. 4 efficiency / luminance characteristic curves
  • Figure 5 is a comparison of the luminance of different
  • Lithium aluminum hydride LiAlH 4 is carefully hydrolyzed with distilled water, then reacted with an excess of hydrofluoric acid (HF).
  • HF hydrofluoric acid
  • the precipitated metal complex salt LiAlF-j is suctioned off, washed several times with water and ethanol and then dried.
  • Metal complex salt LiAgF 2 from. After the addition of the same volume of ethanol, the complex salt is suctioned off, washed with ethanol and dried.
  • the metal complex salt LiCaF 3 is prepared in a corresponding manner, the reaction solution being concentrated if necessary.
  • the metal complex salt LiMgF 3 can be produced in the same way, using lithium methylate and magnesium methylate as starting materials.
  • ITO layer (12) with a thickness of approximately 100 nm is applied to a glass substrate (11). This layer is then structured photolithographically in such a way that a stripe-shaped structure is produced.
  • a layer of m-TPD (13) with a layer is first applied to the coated substrate pretreated in this way - by thermal evaporation
  • a layer (15) made of a magnesium-silver alloy (Mg: Ag mixing ratio 10: 1) with a thickness of approximately 150 nm is applied to the organic layer (14) by thermal evaporation using two evaporator sources operated simultaneously and then, also by thermal evaporation, a layer (16) of pure silver with a thickness of approx. 150 nm.
  • the metal layers are evaporated through a mask with strip-shaped openings, so that cathode strips are formed which are perpendicular to the ITO strips. In this way, organic light-emitting diodes with an active area of 2 x 2 mm 2 are created at the intersections of the ITO tracks with the metal tracks - together with the organic layers in between. In operation, the ITO layer is contacted positively, the metal tracks are contacted negatively.
  • Mg Ag mixing ratio 10: 1
  • ITO layer (22) with a thickness of approximately 100 nm is applied to a glass substrate (21). This layer is then structured photolithographically in such a way that a stripe-shaped structure is produced.
  • a layer of m-TPD (23) with a thickness of approx. 100 nm is first applied to the coated substrate treated in this way - by thermal evaporation and then a layer (24) made of Alq 3 with a thickness of approx. 65 nm.
  • a layer (25) made of LiAlF 4 with a thickness of approximately 1 nm is applied to the organic layer (24) by thermal evaporation and then, also by thermal evaporation, a layer (26) made of aluminum, which serves as a top electrode with a thickness of about 150 nm.
  • the two layers are evaporated according to Example 4 through a mask with strip-shaped openings, so that organic light-emitting diodes are formed. In operation, the ITO layer is contacted positively, the top electrode is negative.
  • Table 1 summarizes the results of measurements on the OLEDs in accordance with Examples 4 and 5.
  • the characteristic parameters here are the threshold voltage (electroluminescence), the voltage and the efficiency, in each case at a luminance of 1500 cd / m 2 , the maximum luminance and the luminance at a current density of 50 mA / cm 2 .
  • Table 1 summarizes the results of measurements on the OLEDs in accordance with Examples 4 and 5.
  • the characteristic parameters here are the threshold voltage (electroluminescence), the voltage and the efficiency, in each case at a luminance of 1500 cd / m 2 , the maximum luminance and the luminance at a current density of 50 mA / cm 2 .
  • the threshold and operating voltage of the display according to the invention are below the corresponding values for the conventional display (example 4), although the thickness of the LiAlF-j layer has not been optimized.
  • the values for the efficiency and the luminance achieved in the display according to the invention are above the corresponding values in the conventional display.
  • FIG. 3 shows the luminance / voltage characteristics of the displays according to Examples 4 and 5. From this illustration, the increased luminance of the display according to the invention can be clearly seen.
  • an aluminum cathode is used, with which efficiencies are normally achieved which are approximately 40 to 50% below the corresponding values for Mg / Ag cathodes (example 4).
  • aluminum is more stable than magnesium against environmental influences such as atmospheric oxygen and moisture.
  • the efficiency of OLEDs with an Al cathode can be increased, even beyond the corresponding values of OLEDs with a Mg / Ag cathode . In this way highly efficient OLEDs with a stable cathode.
  • ITO layer with a thickness of approx. 100 nm is applied to a glass substrate. This layer is then structured by photolithography in such a way that a stripe-shaped structure is produced. A layer of naphdata with a thickness of approx. 55 nm is first applied to the coated substrate pretreated in this way - by thermal evaporation, then a layer of ⁇ -NPD with a thickness of approx. 5 nm and finally a layer of Alq 3 a thickness of approx. 65 nm.
  • a layer of a magnesium-silver alloy (Mg: Ag mixing ratio 10: 1) with a thickness of approx. 150 nm is applied to the uppermost organic layer (made of Alq 3 ) by thermal evaporation using two evaporator sources operated at the same time. also by thermal evaporation, a layer of pure silver with a thickness of approx. 150 nm.
  • the metal layers are evaporated through a mask with strip-shaped openings, so that cathode strips are formed which are perpendicular to the ITO strips. In this way, organic light-emitting diodes with an active area of - together with the organic layers in between - are created at the points of intersection of the ITO lines
  • a display with three organic functional layers is constructed.
  • a layer of aluminum with a thickness of 150 nm is then applied to the uppermost organic layer (made of Alq 3 ) by thermal evaporation - in a corresponding manner.
  • a display with three organic functional layers is constructed.
  • a layer of LiF with a thickness of approx. 0.5 nm is then applied to the uppermost organic layer (made of Alq 3 ) by thermal evaporation and then, also by thermal evaporation, a layer of aluminum with a thickness of approx. 150 nm.
  • the two layers are evaporated according to Example 6 through a mask with strip-shaped openings, so that organic light-emitting diodes are formed.
  • the ITO layer is contacted positively, the AI cathode negatively.
  • a display with three organic functional layers is constructed.
  • a layer of L1AIF 4 with a thickness of approx. 0.5 nm is then applied to the uppermost organic layer (made of Alq 3 ) by thermal evaporation and then, also by thermal evaporation, a layer made of aluminum, which serves as a top electrode With a thickness of approx. 150 nm.
  • the structuring and the contacting take place in accordance with Example 8.
  • a display with three organic functional layers is constructed.
  • a layer of LiAgF 2 with a thickness of about 0.5 nm is then applied to the uppermost organic layer (made of Alq 3 ) by thermal evaporation, and a layer of aluminum, which serves as the top electrode, is also applied thereon, also by thermal evaporation with a thickness of approx. 150 nm.
  • the structuring and the contacting take place according to example 8.
  • a display with three organic functional layers is constructed.
  • a layer of LiBaF 3 with a thickness of approximately 0.5 nm is then applied to the uppermost organic layer (made of Alq 3 ) by thermal evaporation and then, also by thermal evaporation, a layer made of aluminum, which serves as a top electrode with a thickness of approx. 150 nm.
  • the structuring and the contacting take place according to example 8.
  • Table 2 summarizes the results of measurements on the OLEDs in accordance with Examples 6 to 11.
  • the characteristic parameters here are the threshold voltage (of the electroluminescence), the voltage and the efficiency, in each case at a luminance of 1500 cd / m 2 , as well as the luminance at a current density of 50 mA / cm 2 .
  • the threshold and the operating voltages of the displays according to the invention are comparable to the values which are used for displays with a Mg / Ag -Cathode or with an Al cathode and a LiF intermediate layer (Examples 6 and 8) are obtained and are significantly below the corresponding values for a display with pure Al cathode (Example 7).
  • the displays according to the invention are also comparable in terms of efficiency and luminance to the Mg / Ag and Al-LiF displays, a display with a LiBaF 3 charge carrier injection layer (example 11) in particular showing high values.
  • FIG. 4 shows the efficiency / luminance characteristics of the displays according to Examples 6 to 11. From this representation in particular the outstanding position of an Al-LiBaF 3 display according to the invention is clearly evident.

Abstract

Das organische elektrolumineszierende Bauteil nach der Erfindung weist folgende Bestandteile auf: eine auf einem Substrat (21) befindliche transparente Bottom-Elektrode (22), eine Top-Elektrode (26) aus einem gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit inerten Metall, wenigstens eine zwischen der Bottom-Elektrode (22) und der Top-Elektrode (26) angeordnete organische Funktionsschicht (23, 24) und eine ein Metallkomplexsalz der Zusammensetzung (Me1)(Me2)Fm+n enthaltende Ladungsträgerinjektionsschicht (25), wobei folgendes gilt: m und n sind jeweils eine ganze Zahl entsprechend der Wertigkeit der Metalle Me1 und Me2, Me1 = Li, Na, K, Mg oder Ca, Me2 = Mg, Al, Ca, Zn, Ag, Sb, Ba, Sm oder Yb, mit der Massgabe: Me1 ≠ Me2.

Description

Beschreibung
Organisches elektrolumineszierendes Bauteil
Die Erfindung betrifft ein organisches elektrolumineszierendes Bauteil, insbesondere eine organische lichtemittierende Diode.
Wegen der starken Zunahme der Informationsmenge gewinnt die Visualisierung von Daten ständig an Bedeutung. Für den Einsatz in mobilen und tragbaren elektronischen Geräten wurde dazu die Technik der Flachbildschirme („Fiat Panel Displays'" ) entwickelt. Der Markt der Flachbildschirme wird derzeit weitgehend von der Technologie der Flüssigkristall-A-nzeigen (LC-Displays) dominiert. Neben der kostengünstigen Herstellbarkeit- geringer elektrischer Leistungsaufnahme, kleinem Gewicht und geringem Platzbedarf weist die Technik der LC- Displays jedoch auch gravierende Nachteile auf.
LC-Displays sind nicht selbst-emittierend und daher nur bei besonders günstigen Umgebungslichtverhältnissen leicht abzulesen oder zu erkennen. Dies macht in den meisten Fällen eine Hinterleuchtungseinrichtung erforderlich, die aber die Dicke des Flachbildschirms vervielfacht. Außerdem wird dann der überwiegende Anteil der elektrischen Leistungsaufnahme für die Beleuchtung benötigt, und es ist eine höhere Spannung für den Betrieb der Lampen oder Leuchtstoffröhren erforderlich, die meistens mit Hilfe von „Voltage-up-Konvertern* aus Batterien oder Akkumulatoren erzeugt wird. Weitere Nachteile sind der stark eingeschränkte Betrachtungswinkel der LC- Displays und die langen Schaltzeiten einzelner Pixel, welche typischerweise bei einigen Millisekunden liegen und zudem stark temperaturabhängig sind. Der verzögerte Bildaufbau macht sich beispielsweise beim Einsatz in Verkehrsmitteln oder bei Videoapplikationen äußerst störend bemerkbar. Neben den LC-Displays gibt es noch weitere Flachbildschirmtechnologien, beispielweise die Technologie der Flachbildschirm-Kathodenstrahlröhren, der Vakuum-Fluoreszenzanzeigen und der anorganischen Dünnfilm-Elektrolumineszenzanzeigen. Diese Technologien haben jedoch entweder noch nicht den erforderlichen technischen Reifegrad erreicht oder sie sind - aufgrund hoher Betriebsspannungen bzw. hoher Herstellungskosten - nur bedingt für den Einsatz in tragbaren elektronischen Geräten geeignet.
Anzeigen auf der Basis organischer Leuchtdioden („Organic Light Emitting Diodes* = OLEDs) weisen die genannten Nachteile nicht auf. Aufgrund der Selbstemissivität entfällt die Notwendigkeit einer Hinterleuchtung, wodurch der Platzbedarf und die elektrische Leistungsaufnahme erheblich reduziert wird. Die Schaltzeiten liegen etwa bei einer Mikrosekunde und sind nur wenig temperaturabhängig, was den Einsatz für Videoapplikationen ermöglicht. Der -Ablesewinkel beträgt nahezu 180°, und Polarisationsfolien, wie sie bei LC-Displays er- forderlich sind, entfallen, so daß eine größere Helligkeit der Anzeigeelemente erzielbar ist. Weitere Vorteile sind die Verwendbarkeit flexibler und nicht-planarer Substrate sowie eine einfache und kostengünstige Herstellung.
Der Aufbau organischer Leuchtdioden erfolgt typischerweise folgendermaßen.
Ein transparentes Substrat, beispielsweise Glas, wird großflächig mit einer transparenten Elektrode (Bottom-Elektrode, Anode), beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), beschichtet. Je nach Anwendung wird dann die transparente Elektrode - mit Hilfe eines photolithographischen Prozesses - strukturiert .
Auf das Substrat mit der strukturierten Elektrode werden eine oder mehrere organische Schichten, bestehend aus Polymeren, Oligomeren, niedermolekularen Verbindungen oder Mischungen hiervon, aufgebracht. Beispiele für Polymere sind Polyanilin, Poly (p-phenylen-vinylen) und Poly (2-methoxy-5- (2' -ethyl) - hexyloxy-p-phenylen-vinylen) . Beispiele für niedermolekulare, bevorzugt positive Ladungsträger transportierende Verbindun- gen sind N, N' -Bis- (3-methylphenyl) -N, N' -bis- (phenyl) -benzidin ( -TPD) , 4,4', 4"-Tris- (N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino) -tri- phenylamin ( -MTDATA) und 4, 4', 4"-Tris- (carbazol-9-yl) -tri- phenylamin (TCTA) . Als Emitter wird beispielsweise Hydroxy- chinolin-Aluminium-III-salz (Alq3) verwendet, das mit geeig- neten Chromophoren dotiert sein kann (Chinacridon-Derivate, aromatische Kohlenwasserstoffe usw.). Gegebenenfalls können zusätzliche Stoffe, welche die elektrooptischen und die Langzeiteigenschaften beeinflussen, wie Kupfer-Phthalocyanin, vorhanden sein. Das Aufbringen von Polymeren erfolgt meistens aus der flüssigen Phase durch Rakeln oder Spin-coating, niedermolekulare und oligomere Verbindungen werden meistens aus der Gasphase durch Aufdampfen oder „Physical Vapor Deposition* (PVD) abgeschieden. Die Gesamtschichtdicke kann zwischen 10 nm und 10 μm betragen, typischerweise liegt sie im Bereich zwischen 50 und 200 nm.
Auf die organische (n) Schicht (en) wird eine Gegenelektrode (Top-Elektrode, Kathode) aufgebracht, welche üblicherweise aus einem Metall, aus einer Metall-Legierung oder aus einer dünnen Isolatorschicht und einer dicken Metallschicht besteht. Die Herstellung der Kathodenschicht erfolgt meistens mittels Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen oder Sputtern.
Wenn als Kathodenmaterial Metalle verwendet werden, so müssen diese eine geringe Austrittsarbeit (typischerweise < 3,7 eV) besitzen, damit Elektronen effizient in den organischen Halbleiter injiziert werden können. Meistens werden hierzu Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder Seltenerdmetalle verwendet; die Schichtdicke liegt zwischen 0,2 nm und einigen hundert Nanometern, im allgemeinen jedoch bei einigen 10 Nanometern. Da diese unedlen Metalle unter Atmosphärenbedingungen jedoch zu Korrosion neigen, ist es erforderlich, auf die Kathodenschicht zusätzlich noch eine Schicht eines edleren, inerten Metalls, wie Aluminium (AI) , Kupfer (Cu) , Silber (Ag) oder Gold (Au) aufzubringen, welche die unedle Metalischicht vor Feuchtigkeit und Luftsauerstoff schützt.
Zur Erhöhung der Stabilität der Kathoden gegen eine korrosionsbedingte Defektbildung wird - anstelle eines reinen unedlen Metalls - häufig eine Legierung aus einem effizient elektronenmiizierenden, aber korrosionsanfälligen unedlen Metall (Austrittsarbeit < 3,7 eV) und einem korrosionsbeständigen edlen Metall, wie AI, Cu, Ag und Au, verwendet. Der Anteil des unedlen Metalls an der Legierung kann zwischen einigen Promille und etwa 90 % betragen. Die Legierungen werden meistens durch gleichzeitige Abscheidung der Metalle aus der Gasphase, beispielsweise durch Koverdampfen, gleichzeitiges Sputtern mit mehreren Quellen und Sputtern unter Verwendung von Legierungstargets erzeugt. Aber auch auf derartige Kathoden wird meistens zusätzlich noch eine Schicht aus einem edlen Metall, wie AI, Cu, Ag oder Au, als Korrosionsschutz aufgebracht.
Kathoden aus edlen Metallen, d.h. Metallen mit einer Aus- tπttsarbeit > 3,7 eV, sind, wenn sie m direktem Kontakt zum organischen Halbleiter eingesetzt werden, sehr ineffiziente
Elektroneninjektoren. Wird jedoch zwischen der obersten elek- tronenleitenden organischen Schicht und der Metallelektrode eine dünne isolierende Zwischenschicht (Schichtdicke im allgemeinen zwischen 0,2 und 5 nm) angeordnet, so steigt die Effizienz der Leuchtdioden erheblich. Als isolierendes Material für eine derartige Zwischenschicht kommen Oxide, wie Aluminiumoxid, Alkali- und Erdalkalioxide und andere Oxide, sowie Alkali- und Erdalkalifluoride m Frage (siehe dazu: Appl. Phys. Lett., Vol. 71 (1997), Seiten 2560 bis 2562; US-PS 5 677 572; EP-OS 0 822 603) . Auf die dünne isolierende Zwischenschicht wird dann eine Metallelektrode aufgebracht, die aus einem reinen Metall oder einer Metall-Legierung besteht. Das isolierende Material kann dabei auch zusammen mit dem Elektrodenmaterial durch Koverdampfen aufgebracht werden (Appl . Phys . Lett., Vol. 73 (1998), Seiten 1185 bis 1187) .
Aufgabe der Erfindung ist es, ein organisches elektrolu ines- zierendes Bauteil, insbesondere eine organische lichtemittie- rende Diode, derart auszugestalten, daß einerseits auf eine hermetische Abdichtung der Top-Elektrode verzichtet werden kann und andererseits die Auswahl an auf der Kathodenseite einsetzbaren Materialien vergrößert wird.
Dies wird erfmdungsgemaß durch ein Bauteil erreicht, das gekennzeichnet ist durch - eine auf einem Substrat befindliche transparente Bottom- Elektrode,
- eine Top-Elektrode aus einem gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit inerten Metall,
- wenigstens eine zwischen der Bottom-Elektrode und der Top-Elektrode angeordnete organische Funktionsschicht und
- eine ein Metallkomplexsalz der Zusammensetzung
(Mel) (Me2) Fm+n enthaltende Ladungstragerinjektionsschicht, wobei folgendes gilt: m und n sind jeweils eine ganze Zahl entsprechend der Wer- tigkeit der Metalle Mel und Me2 (das Metall Mel besitzt dabei die Wertigkeit m, das Metall Me2 d e Wertigkeit n) ,
Mel = Li, Na, K, Mg oder Ca,
Me2 = Mg, AI, Ca, Zn, Ag, Sb, Ba, Sm oder Yb, mit der Maßgabe: Mel ≠ Me2.
Das wesentliche Merkmal des organischen elektrolummeszie- renden Bauteils nach der Erfindung besteht somit m einem spezifischen Aufbau auf der Kathodenseite, nämlich m der Kombination einer gegenüber Umwelteinflüssen indifferenten Top-Elektrode mit einer Ladungstragerin ektionsschicht aus einem speziellen Metallkomplexsalz der Zusammensetzung (Mel) (Me2)Fm+n, d.h. einem Doppelfluoπd. Aufgrund dieses Aufbaus kann eine hermetische Abdichtung bzw. Versiegelung der Top-Elektrode unterbleiben. Durch das spezielle Material für die Ladungstragerinjektionsschicht wird nicht nur das Angebot für die auf der Kathodenseite einsetzbaren Materialien verbreitert, sondern durch dieses Material wird auch eine Verbesserung der Emissionseigenschaften erreicht, die in einer deutlich höheren Lichtausbeute, einer verringerten Betriebsspannung und einer längeren Lebensdauer im Betrieb zum Ausdruck kommt.
Die Ladungstragerinjektionsschicht (aus einem speziellen Metallkomplexsalz) ist vorzugsweise als dünne Isolierschicht zwischen der Top-Elektrode und der organischen Funktionsschicht angeordnet, beim Vorhandensein mehrerer Funktions- schichten zwischen der obersten Funktionsschicht und der Top- Elektrode. Befindet sich beim Bauteil nach der Erfindung auf der (obersten) Funktionsschicht zusätzlich noch eine Elek- tronentransportschicht, so ist die Ladungstragerinjektionsschicht zwischen dieser Schicht und der Top-Elektrode ange- ordnet. In allen diesen Fällen beträgt die Dicke der Ladungstragerinjektionsschicht vorzugsweise etwa 0,1 bis 20 nm.
Die Ladungstragerinjektionsschicht kann quasi aber auch in die Top-Elektrode, in die (oberste) organische Funktions- schicht oder in eine gegebenenfalls vorhandene Elektronen- transportschicht integriert sein, d.h. das Metallkomplexsalz ist dann Bestandteil einer der genannten Schichten. Die Herstellung derartiger Schichten kann vorteilhaft durch Koverdampfen der entsprechenden Materialien erfolgen, beispiels- weise durch Koverdampfen des Top-Elektrodenmaterials und des Metallkomplexsalzes .
Das Metallkomplexsalz weist die Zusammensetzung (Mel) (Me2)Fm+n auf, wobei m und n der Wertigkeit des jeweili- gen Metalls entsprechen. Für Mel gilt: m = 1 (Li, Na, K) oder = 2 (Mg, Ca) ; für Me2 gilt: n = 1 (Ag) oder n = 2 (Mg, Ca, Zn, Ba) oder n = 3 (AI, Sb, Sm, Yb) . Das Metall Mel ist vor- zugsweise Lithium (Li), das Metall Me2 vorzugsweise Magnesium (Mg) , Aluminium (AI) , Calciu (Ca) , Silber (Ag) oder Barium (Ba) .
Vorteilhaft wird als Metallkomplexsalz eines der Doppelfluoride LiAgF2, LiBaF3 und L1AIF4 eingesetzt. Weitere derartige Doppelfluoride sind beispielsweise NaAgF2, KAgF2, LiMgF3, LiCaF3, CaAgF3 und MgBaF4. Komplexsalze dieser Art sowie Verfahren zu deren Herstellung sind an sich bekannt (siehe dazu die Ausführungsbeispiele sowie beispielsweise „G elins Handbuch der -Anorganischen Chemie*, 8. Auflage (1926), System-Nummer 5 (Fluor), Seiten 58 bis 72).
Die Top-Elektrode, die im allgemeinen eine Dicke > 100 nm aufweist, besteht vorzugsweise aus einem der folgenden
Metalle: Aluminium (AI), Silber (Ag) , Platin (Pt) und Gold (Au) . Das Elektrodenmaterial kann aber auch eine Legierung aus zweien dieser Metalle sein. Als weitere Metalle für die Top-Elektrode kommen Magnesium (Mg) , Calcium (Ca) , Zink (Zn) , Antimon (Sb) und Barium (Ba) in Betracht.
Die Bottom-Elektrode besteht im allgemeinen aus Indium-Zinn- Oxid (ITO) . Weitere mögliche Materialien für die Bottom- Elektrode sind Zinnoxid und Wismutoxid. Als Substrat für die Bottom-Elektrode dient gewöhnlich Glas.
Das Bauteil nach der Erfindung weist vorzugsweise zwei organische Funktionsschichten auf, nämlich eine an der Bottom- Elektrode angeordnete Lochleitschicht, welche positive Ladungsträger transportiert, und eine darauf befindliche
Emissionsschicht, die auch als Lumineszenzschicht bezeichnet wird. Anstelle einer Lochleitschicht können vorteilhaft auch zwei oder mehr Lochleitschichten eingesetzt werden.
Die Materialien für die genannten Schichten sind an sich bekannt. Für die Lochleitschicht (en) wird im vorliegenden Fall vorzugsweise N,N' -Bis- (3-methylphenyl) -N,Nr-bis- (phenyl) - benzidin (m-TPD) , 4, 4 ', "-Tris- (N-1-naphthyl-N-phenylamino) - triphenylamin (Naphdata) oder N, N'-Bis-phenyl-N, N'-bis- α-naphthyl-benzidin ( -NPD) verwendet. Das Material für die Emissionsschicht ist vorzugsweise Hydroxychinolin-Alu inium- III-salz (Alq3) . Diese Verbindung kann gleichzeitig auch zum Elektronentransport dienen. Für die Emissionsschicht kann beispielsweise auch Chinacridon eingesetzt werden, für eine gegebenenfalls vorhandene Elektronentransportschicht eines der für diesen Zweck bekannten Oxadiazolderivate.
Insbesondere im Hinblick auf organische lichtemittierende Dioden bietet die Erfindung die folgenden weiteren Vorteile:
- Erleichterte Handhabung
Aufgrund der Stabilität des Materials der Top-Elektrode muß bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von OLEDs nicht unter einer Inertgasat osphäre gearbeitet werden.
- Performance
Im Vergleich zu Top-Elektroden aus unedlen Metallen ist die Betriebsspannung deutlich erniedrigt und die Lichtausbeute und Effizienz erheblich gesteigert.
- Verbesserte Eigenschaften
Beispielsweise im Vergleich zu LiF als Material für die Zwischenschicht haben Verbindungen wie LiAlF4 den Vorteil, daß sie weniger hygroskopisch sind, was die Handhabung und Lagerung erleichtert. Die Doppelfluoride lassen sich auch leichter verdampfen und sind weniger basisch (als LiF) , wodurch die Verträglichkeit mit den organischen Funktionsschichten erhöht wird.
Anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt:
Figur 1 ein herkömmliches OLED-Display, Figur 2 ein OLED-Display nach der Erfindung, Figur 3 Leuchtdichte/Spannung-Kennlinien, Figur 4 Effizienz/Leuchtdichte-Kennlinien, Figur 5 eine Gegenüberstellung der Leuchtdichte verschiedener
Materialien.
Beispiel 1
Herstellung von Lithiumaluminiumfluorid LiAlF4
Lithiumaluminiumhydrid LiAlH4 wird mit destilliertem Wasser vorsichtig hydrolysiert, anschließend wird mit Flußsäure (HF) im Überschuß umgesetzt. Das dabei ausfallende Metallkomplexsalz LiAlF-j wird abgesaugt, mehrmals mit Wasser und Ethanol gewaschen und dann getrocknet.
Beispiel 2
Herstellung von Lithiumsilberfluorid LiAgF2
Eine Lösung stöchiometrischer Mengen von Lithiumhydroxid und Silberacetat in Eisessig werden - unter Lichtausschluß - mit Flußsäure (HF) im Überschuß umgesetzt; dabei fällt das
Metallkomplexsalz LiAgF2 aus. Nach der Zugabe des gleichen Volumens Ethanol wird das Komplexsalz abgesaugt, mit Ethanol gewaschen und getrocknet.
Beispiel 3
Herstellung von Lithiumbariumfluorid LiBaF3
Eine wäßrige Lösung stöchiometrischer Mengen von Lithium- hydroxid und Bariumhydroxid werden mit Flußsäure (HF) im Überschuß umgesetzt. Das Metallkomplexsalz LiBaF3 fällt in der Kälte (Eiskühlung) aus; es wird abgesaugt, mehrmals mit Ethanol gewaschen und dann getrocknet.
In entsprechender Weise wird das Metallkomplexsalz LiCaF3 hergestellt, wobei die Reaktionslösung erforderlichenfalls eingeengt wird. Das Metallkomplexsalz LiMgF3 kann in gleicher Weise hergestellt werden, als Ausgangsstoffe werden dabei Lithium- methylat und Magnesiummethylat eingesetzt.
Beispiel 4
Herstellung eines herkömmlichen OLED-Displays (10) mit einer Mg/Ag-Kathode (siehe Figur 1)
Auf ein Glas-Substrat (11) wird eine ITO-Schicht (12) mit einer Dicke von ca. 100 nm aufgebracht. Diese Schicht wird dann photolithographisch in. der Weise strukturiert, daß eine streifenförmige Struktur entsteht. Auf das derart vorbehandelte beschichtete Substrat wird - durch thermisches Ver- dampfen - zunächst eine Schicht aus m-TPD (13) mit einer
Dicke von ca. 100 nm aufgebracht und dann eine Schicht (14) aus Alq mit einer Dicke von ca. 65 nm.
Auf die organische Schicht (14) wird durch thermisches Ver- dampfen mittels zwei gleichzeitig betriebener Verdampferquellen eine Schicht (15) aus einer Magnesium-Silber-Legierung (Mg:Ag-Mischungsverhältnis 10:1) mit einer Dicke von ca. 150 nm aufgebracht und darauf, ebenfalls durch thermisches Verdampfen, eine Schicht (16) aus reinem Silber mit einer Dicke von ca. 150 nm. Die Metallschichten werden dabei durch eine Maske mit streifenförmigen Öffnungen aufgedampft, so daß Kathodenstreifen entstehen, welche senkrecht zu den ITO-Streifen liegen. Jeweils an den Kreuzungspunkten der ITO-Bahnen mit den Metallbahnen entstehen auf diese Weise - zusammen mit den dazwischenliegenden organischen Schichten - organische Leuchtdioden mit einer aktiven Fläche von 2 x 2 mm2. Im Betrieb wird die ITO-Schicht positiv kontaktiert, die Metallbahnen werden negativ kontaktiert. Beispiel 5
Herstellung eines OLED-Displays (20) nach der Erfindung (siehe Figur 2)
Auf ein Glas-Substrat (21) wird eine ITO-Schicht (22) mit einer Dicke von ca. 100 nm aufgebracht. Diese Schicht wird dann photolithographisch in der Weise strukturiert, daß eine streifenförmige Struktur entsteht. Auf das derart vorbehan- delte beschichtete Substrat wird - durch thermisches Verdampfen - zunächst eine Schicht aus m-TPD (23) mit einer Dicke von ca. 100 nm aufgebracht und dann eine Schicht (24) aus Alq3 mit einer Dicke von ca. 65 nm.
Auf die organische Schicht (24) wird durch thermisches Verdampfen eine Schicht (25) aus LiAlF4 mit einer Dicke von ca. 1 nm aufgebracht und darauf, ebenfalls durch thermisches Verdampfen, eine - als Top-Elektrode dienende - Schicht (26) aus Aluminium mit einer Dicke von ca. 150 nm. Die beiden Schichten werden dabei entsprechend Beispiel 4 durch eine Maske mit streifenförmigen Öffnungen aufgedampft, so daß organische Leuchtdioden entstehen. Im Betrieb wird die ITO- Schicht positiv kontaktiert, die Top-Elektrode negativ.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse von Messungen an den OLEDs entsprechend den Beispielen 4 und 5 zusammengefaßt. Als charakteristische Kenndaten sind hierbei die Schwellenspannung (der Elektrolumineszenz) , die Spannung und die Effizienz, jeweils bei einer Leuchtdichte von 1500 cd/m2, die maximale Leuchtdichte und die Leuchtdichte bei einer Stromdichte von 50 mA/cm2 aufgeführt. Tabelle 1
Es zeigt sich, daß die Schwellen- und die Betriebsspannung des Displays nach der Erfindung (Beispiel 5) unterhalb der entsprechenden Werte beim herkömmlichen Display (Beispiel 4) liegen, obwohl die Dicke der LiAlF-j-Schicht nicht optimiert wurde. Die Werte für die Effizienz und die erzielten Leuchtdichten liegen beim Display nach der Erfindung oberhalb der entsprechenden Werte des herkömmlichen Displays.
In Figur 3 sind die Leuchtdichte/Spannung-Kennlinien der Displays nach den Beispielen 4 und 5 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist die erhöhte Leuchtdichte des Displays nach der Erfindung klar ersichtlich.
Insgesamt ist folgendes festzustellen:
- Im Display nach der Erfindung (Beispiel 5) findet eine Kathode aus Aluminium Verwendung, mit der normalerweise Effizienzen erzielt werden, welche um ca. 40 bis 50 % unterhalb der entsprechenden Werte bei Mg/Ag-Kathoden (Beispiel 4) liegen. Aluminium ist andererseits aber gegenüber Umwelteinflüssen, wie Luftsauerstoff und Feuchtigkeit, stabiler als Magnesium. - Durch das Einbringen einer dünnen LiAlF4-Schicht zwischen die organischen Funktionsschichten und die AI-Kathode läßt sich aber die Effizienz von OLEDs mit einer AI-Kathode steigern, und zwar sogar über die entsprechenden Werte von OLEDs mit einer Mg/Ag-Kathode hinaus. Auf diese Weise kön- nen hocheffiziente OLEDs mit stabiler Kathode aufgebaut werden.
Beispiel 6
Herstellung eines OLED-Displays mit einer Mg/Ag-Kathode
Auf ein Glas-Substrat wird eine ITO-Schicht mit einer Dicke von ca. 100 nm aufgebracht. Diese Schicht wird dann photo- lithographisch in der Weise strukturiert, daß eine streifen- förmige Struktur entsteht. Auf das derart vorbehandelte beschichtete Substrat wird - durch thermisches Verdampfen - zunächst eine Schicht aus Naphdata mit einer Dicke von ca. 55 nm aufgebracht, dann eine Schicht aus α-NPD mit einer Dicke von ca. 5 nm und schließlich eine Schicht aus Alq3 mit einer Dicke von ca. 65 nm.
Auf die oberste organische Schicht (aus Alq3) wird durch thermisches Verdampfen mittels zwei gleichzeitig betriebener Verdampferquellen eine Schicht aus einer Magnesium-Silber- Legierung (Mg:Ag-Mischungsverhältnis 10:1) mit einer Dicke von ca. 150 nm aufgebracht und darauf, ebenfalls durch thermisches Verdampfen, eine Schicht aus reinem Silber mit einer Dicke von ca. 150 nm. Die Metallschichten werden dabei durch eine Maske mit streifenförmigen Öffnungen aufgedampft, so daß Kathodenstreifen entstehen, welche senkrecht zu den ITO-Streifen liegen. Jeweils an den Kreuzungspunkten der ITO-Bahnen mit den Metallbahnen entstehen auf diese Weise - zusammen mit den dazwischenliegenden organischen Schichten - organische Leuchtdioden mit einer aktiven Fläche von
2 x 2 mm2. Im Betrieb wird die ITO-Schicht positiv kontaktiert, die Metallbahnen werden negativ kontaktiert. Beispiel 7
Herstellung eines OLED-Displays mit einer AI-Kathode
Entsprechend Beispiel 6 wird ein Display mit drei organischen Funktionsschichten aufgebaut. Auf die oberste organische Schicht (aus Alq3) wird dann durch thermisches Verdampfen - m entsprechender Weise - eine Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von 150 nm aufgebracht.
Beispiel 8
Herstellung eines OLED-Displays mit einer AI-Kathode und einer LiF-Zwischenschicht
Entsprechend Beispiel 6 wird ein Display mit drei organischen Funktionsschichten aufgebaut. Auf die oberste organische Schicht (aus Alq3) wird dann durch thermisches Verdampfen eine Schicht aus LiF mit einer Dicke von ca. 0,5 nm auf- gebracht und darauf, ebenfalls durch thermisches Verdampfen, eine Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von ca. 150 nm. Die beiden Schichten werden dabei entsprechend Beispiel 6 durch eine Maske mit streifenförmigen Offnungen aufgedampft, so daß organische Leuchtdioden entstehen. Im Betrieb wird die ITO-Schicht positiv kontaktiert, die AI-Kathode negativ.
Beispiel 9
Herstellung eines OLED-Displays mit einer AI-Kathode und einer LιAlF4-Ladungstragerιn ektιonsschιcht
Entsprechend Beispiel 8 wird ein Display mit drei organischen Funktionsschichten aufgebaut. Auf die oberste organische Schicht (aus Alq3) wird dann durch thermisches Verdampfen eine Schicht aus L1AIF4 mit einer Dicke von ca. 0,5 nm aufgebracht und darauf, ebenfalls durch thermisches Verdampfen, eine - als Top-Elektrode dienende - Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von ca. 150 nm. Die Strukturierung und die Kon- taktierung erfolgen entsprechend Beispiel 8.
Beispiel 10
Herstellung eines OLED-Displays mit einer AI-Kathode und einer LiAgF2-Ladungsträgerinj ektionsschicht
Entsprechend Beispiel 6 wird ein Display mit drei organischen Funktionsschichten aufgebaut. Auf die oberste organische Schicht (aus Alq3) wird dann durch thermisches Verdampfen eine Schicht aus LiAgF2 mit einer Dicke von ca. 0,5 nm aufgebracht und darauf, ebenfalls durch thermisches Verdampfen, eine - als Top-Elektrode dienende - Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von ca. 150 nm. Die Strukturierung und die Kon- taktierung erfolgen entsprechend Beispiel 8.
Beispiel 11
Herstellung eines OLED-Displays mit einer AI-Kathode und einer LiBaF3-Ladungsträgerinj ektionsschicht
Entsprechend Beispiel 6 wird ein Display mit drei organischen Funktionsschichten aufgebaut. Auf die oberste organische Schicht (aus Alq3) wird dann durch thermisches Verdampfen eine Schicht aus LiBaF3 mit einer Dicke von ca. 0,5 nm aufgebracht und darauf, ebenfalls durch thermisches Verdampfen, eine - als Top-Elektrode dienende - Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von ca. 150 nm. Die Strukturierung und die Kon- taktierung erfolgen entsprechend Beispiel 8.
In Tabelle 2 sind die Ergebnisse von Messungen an den OLEDs entsprechend den Beispielen 6 bis 11 zusammengefaßt. Als charakteristische Kenndaten sind hierbei die Schwellen- Spannung (der Elektrolumineszenz) , die Spannung und die Effizienz, jeweils bei einer Leuchtdichte von 1500 cd/m2, sowie die Leuchtdichte bei einer Stromdichte von 50 mA/cm2 aufgeführt.
Tabelle 2
Es zeigt sich, daß die Schwellen- und die Betriebsspannungen der Displays nach der Erfindung (Beispiele 9 bis 11), die eine AI-Kathode und eine Ladungstragerinjektionsschicht aus einem Metallkomplexsalz aufweisen, mit den Werten vergleichbar sind, die bei Displays mit einer Mg/Ag-Kathode bzw. mit einer Al-Kathode und einer LiF-Zwischenschicht (Beispiele 6 und 8) erhalten werden und deutlich unterhalb der entsprechenden Werte bei einem Display mit reiner Al-Kathode (Beispiel 7) liegen. Die Displays nach der Erfindung sind auch hinsichtlich der Effizienz und der Leuchtdichte mit den Mg/Ag- und Al-LiF-Displays vergleichbar, wobei insbesondere ein Display mit einer LiBaF3-Ladungsträgerinj ektionsschicht (Beispiel 11) hohe Werte zeigt.
In Figur 4 sind Effizienz/Leuchtdichte-Kennlinien der Displays nach den Beispielen 6 bis 11 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist insbesondere die überragende Stellung eines Al-LiBaF3-Displays nach der Erfindung klar ersichtlich.
Insgesamt ist festzustellen, daß sich durch das Einbringen dünner Schichten aus einem Metallkomplexsalz, wie LiAlF4, LiAgF2 und LiBaF3, zwischen die organischen Funktionsschichten und die Kathode die Effizienz von OLEDs mit einer Al- Kathode über die entsprechenden Werte von OLEDs mit einer Mg/Ag-Kathode hinaus steigern läßt. Auf diese Weise können hocheffiziente OLEDs mit stabiler Kathode aufgebaut werden.
In Figur 5 sind die Werte für die Leuchtdichte (bei einer Stromdichte von 50 mA/cm2) der Materialien nach den Beispielen 6 bis 11 einander gegenübergestellt. Auch hieraus ergeben sich die guten Ergebnisse, die sich mit den Displays nach der Erfindung erzielen lassen.

Claims

Patentansprüche
1. Organisches elektrolumineszierendes Bauteil, insbesondere organische lichtemittierende Diode, g e k e n n z e i c h n e t durch
- eine auf einem Substrat (21) befindliche transparente Bottom-Elektrode (22),
- eine Top-Elektrode (26) aus einem gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit inerten Metall,
- wenigstens eine zwischen der Bottom-Elektrode (22) und der Top-Elektrode (26) angeordnete organische Funktionsschicht (23, 24) und
- eine ein Metallkomplexsalz der Zusammensetzung (Mel) (Me2)Fm+n enthaltende Ladungstragerinjektionsschicht (25), wobei folgendes gilt: m und n sind jeweils eine ganze Zahl entsprechend der
Wertigkeit der Metalle Mel und Me2,
Mel = Li, Na, K, Mg oder Ca, Me2 = Mg, AI, Ca, Zn, Ag, Sb, Ba, Sm oder Yb, mit der Maßgabe: Mel ≠ Me2.
2. Bauteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Top-Elektrode (26) aus Aluminium, Silber, Platin oder Gold besteht oder aus einer Legierung aus zweien dieser Metalle.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ladungsträgerinjektions- schicht (25) zwischen der Top-Elektrode (26) und der organischen Funktionsschicht (24) angeordnet ist.
4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ladungsträgerinjek- tionsschicht (25) eine Dicke zwischen 0,1 und 20 nm aufweist.
5. Bauteil nach einem oder mehreren der -Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Metall Mel Lithium (Li) und/oder das Metall Me2 Magnesium
(Mg) , Aluminium (AI) , Calcium (Ca) , Silber (Ag) oder Barium (Ba) ist.
6. Bauteil nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Metallkomplexsalz LiAlF, LiAgF2 oder LiBaF3 ist.
7. Bauteil nach einem oder mehreren der 7Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Bottom-Elektrode (22) und der Top-Elektrode (26) zwei organische Funktionsschichten (23, 24) angeordnet sind, wobei sich auf der Bottom-Elektrode (22) eine Lochleitschicht (23) und auf dieser Schicht eine Emissionsschicht (24) befindet.
8. Bauteil nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lochleitschicht (23) N.N'-Bis- (3-methylphenyl) -N,N'-bis- (phenyl) -benzidin, 4, 4 ' , 4"-Tris- (N-1-naphthyl-N-phenyl-amino) -triphenylamin oder N,N'-Bis- phenyl-N,N'-bis-α-naphthyl-benzidin enthält und/oder die Emissionsschicht (24) Hydroxychinolin-Aluminium-III-salz .
9. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bottom-Elektrode (22) aus Indium-Zinn-Oxid besteht.
10. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der wenigstens einen organischen Funktionsschicht (23, 24) eine Elektronentransportschicht angeordnet ist.
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