WO2004084323A1 - Organische leuchtdiode mit verbesserter lichteffizienz - Google Patents

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WO2004084323A1
WO2004084323A1 PCT/EP2004/001625 EP2004001625W WO2004084323A1 WO 2004084323 A1 WO2004084323 A1 WO 2004084323A1 EP 2004001625 W EP2004001625 W EP 2004001625W WO 2004084323 A1 WO2004084323 A1 WO 2004084323A1
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light
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scattering
oled
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Wolfgang Rogler
Marcus Scheffel
Carsten Tschamber
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/331—Nanoparticles used in non-emissive layers, e.g. in packaging layer

Definitions

  • the invention relates to an organic light-emitting diode (OLED) in which the extraction efficiency, that is to say the probability with which a photon generated can be coupled out of the diode and thus contribute to the brightness, is improved.
  • OLED organic light-emitting diode
  • an OLED component is described, for example, in WO 98/27136 or Philips J. Res. 51, 463 (1998).
  • an OLED component is still sealed due to the incompatibility of the materials required for the structure with atmospheric ambient conditions, with particularly high demands being placed on the tightness of the seal.
  • the primary development goal for OLEDs for technical use in displays is to increase the luminous efficacy and the associated reduction in energy consumption. This is particularly important for mobile applications that rely on an energy supply that only works with limited resources. Furthermore, improved efficiency leads to a longer product life.
  • Extraction efficiency means the probability with which a photon generated can be coupled out of the diode and can thus be detected.
  • Coupling losses can drastically reduce the efficiency of OLED components. They arise either by reabsorption of the photons in the organic layers or by unfavorable waveguiding in one of the layers. The latter effect is due to total reflection at the interface of two layers with different refractive indices, which, according to the laws of radiation optics, occurs when the angle of the photons hitting the interface is greater than a critical angle that depends on the refractive indices. With flat interfaces, the angle between the incident and reflected beam does not change except for the sign.
  • the object of the present invention is to create an OLED with an extraction efficiency which is significantly increased by means of scattering centers introduced.
  • the subject of the present invention is an OLED, a substrate, a first electrode on top of it, then comprising at least one emitting layer of predominantly organic material and then again a second electrode, wherein between the first electrode following the substrate and the substrate and / or in integrated the substrate, at least one light coupling scattering layer is arranged.
  • the increase in extraction efficiency is achieved by introducing at least one light decoupling scattering layer, between the substrate and the first electrode and / or integrated into the substrate.
  • OLEDs are combined with color filter structures to produce certain colors or full colors. These are introduced, for example, between the substrate and the first electrode and, for example, covered with an organic planarization material before the electrode is applied.
  • the light decoupling scattering layer can also be easily combined with such a color filter structure (even without a further planarization layer) and / or integrated directly into a color filter.
  • the light coupling-out scattering layer can be introduced with a conventional one (that is, the substrate is followed by the positive electrode, for example ITO) and with OLEDs with an inverted structure. Inverted OLEDs have certain advantages over conventional ones, but no economical production techniques have yet been developed.
  • the substrate can also be opaque, that is to say opaque (for the inverse structure) or transparent, as well as flexible or rigid.
  • the light is not coupled out through the substrate, but on the other OLED surface.
  • the light decoupling scattering layer is correspondingly applied to the external electrode.
  • the increase in OLED efficiency is achieved by arranging at least one passive layer between the substrate and, for example, the ITO layer used as the first electrode.
  • Nanoparticles made of materials such as Ti0 2 , Si0 2 , A1 2 0 3, inter alia, are introduced into the passive matrix, for example made of an organic material, in particular into a polymer, as scattering centers.
  • One layer thereof is referred to here as a "light decoupling scattering layer".
  • the nanoparticles used are transparent, but differ in the refractive index from the matrix in which they are embedded.
  • Nanoparticles are characterized by grain sizes well below 1 ⁇ . In order to achieve a noteworthy scattering effect, grain sizes of> 10 n are necessary. In order to achieve optimal light scattering, grain sizes in the range between 20 and 200 nm are preferred.
  • the nanoparticles can be used in concentrations of up to 10 percent by weight. Get optimal results one at a content of 0.5 to 3%, particularly preferably at a content between 1 and 2%.
  • a light decoupling layer of an OLED was realized with a varnish, the varnish being applied in a layer thickness between 10 and 30 ⁇ m and in the approx. 1.2 wt% Ti0 2 particles with a refractive index (depending on the modification of the titanium dioxide) between 2 and 3 incorporated and distributed homogeneously.
  • Suitable organic binders for the nanoparticles are materials which on the one hand show a high degree of transparency and on the other hand do not impair the OLEDs, for example by outgassing. Many coating or planarization materials of organic origin used in microelectronics can therefore be used. Examples of suitable planarization materials are reactive resins based on polyepoxides, novolac resins, phenolic resins, polyimides or polyacrylates.
  • a homogeneous distribution of the nanoparticles in the light decoupling scattering layer is realized in order to obtain an increase in the coupling-out efficiency which is homogeneous over the active OLED surface.
  • the matrix material itself can also contribute to an improvement in the light decoupling.
  • the light decoupling scattering layers can be used both in monochrome or r ⁇ ultichro en OLED displays and in flat OLED light sources to improve the coupling-out efficiency.
  • Planarization materials can be used as a matrix for the light decoupling scattering layer. These are generally polymer materials known from semiconductor technology, such as polyacrylates or polyimides. Nanoparticles can be introduced into them by known techniques.
  • OLED displays use color filters between the substrate and the first for the generation of colors with defined CIE coordinates (color measures based on the definition of the International Lighting Commission, “Commission Internationale de l'Eclairage”) or for full-color displays based on broadband emitters , (in the conventional structure of an OLED), preferably a transparent (ITO) electrode is required.
  • the color filters are structured in more or less high resolution.
  • the structured colors filter pixels transform the broadband emission into the primary colors red, green and blue (RGB) generated.
  • the color filter is planarized with a top coat.
  • the planarization material can also contain nanoparticles which, as stated in FIG. 1), improve the coupling out of light by scattering.
  • this structure with color filters can be further optimized by an additional planarization layer between the light decoupling scattering layer and the OLED structure, as shown in FIG.
  • FIG. 1 shows an OLED with a light decoupling layer
  • FIG. 2 shows an OLED with a light coupling-out scatter layer and an additional planarization layer
  • FIG. 3 shows a setup for a photoluminescence examination on an OLED with a light decoupling scattering layer.
  • FIG. 1 shows an OLED having a light extraction scattering layer, wherein said generated in the active layer photons directly coupled now either without reflection or scattering (a) or after one "or multiple reflection at the phase interfaces, and scattering on the nanoparticles (c, d) or can only be coupled out after scattering on the nanoparticles (b).
  • FIG. 1 The substrate 1, on which the light decoupling scattering layer 2 with the scattering centers 6 is located. Then the first electrode 3, then at least one active organic layer 4 and the second electrode 5. An OLED is shown in the figure shown a conventional structure. The photons 7 generated in the active organic layer 4 are reflected at the second electrode 5 and traverse the OLED, for example, in one of the ways a) to d) shown:
  • Path a shows a photon that is directly coupled out.
  • Path b) shows a photon which is coupled out via two scattering centers 6 of the light coupling-out scattering layer
  • Path c) shows a photon which is totally reflected at the interface between substrate 1 and surroundings and can only be coupled in or reflected and effectively decoupled again only via a scattering center 6 of the light coupling-out scattering layer.
  • Path d) shows a photon which is totally reflected at the interface of the light decoupling scattering layer 2 and the substrate 1 and then coupled in again via a reflection at the second electrode 5 and at a scattering center 6 of the light decoupling scattering layer 2 and emitted in a measurable manner.
  • FIG. 2 shows the same as FIG. 1, except that an additional planarization layer 8 is arranged between the light decoupling scattering layer 2 and the first electrode 3, which compensates for any unevenness in the light decoupling scattering layer due to the dispersed nanoparticles or scattering centers 6.
  • the planarization layer 8 can e.g. be made of a material with a high refractive index, so that an efficient light coupling from the active layer (s) 4 is achieved.
  • FIG. 3 shows a layer structure for photoluminescence studies on substrates with light decoupling layers From top to bottom you can see the substrate 1 with the subsequent light decoupling scattering layer 2 underneath the active layer 4 and the reflecting second electrode 5.
  • UV excitation with a wavelength of 365 nm, a luminance increase of up to 40% compared to substrates without a light decoupling scattering layer is measured.
  • the improvement in the outward coupling of light also manifests itself in a reduction in the emission from the substrate edges, which indicates that the waveguide in the substrate is suppressed.
  • the invention emits photons of an OLED, which would otherwise be lost as substrate modes, layer modes or through reabsorption, and contribute to increasing the efficiency of the OLED. As a result, OLEDs can be produced that shine brighter with the same energy consumption or have a longer lifespan.
  • the light decoupling scattering layer according to the invention is a passive layer which is applied over the entire OLED area.
  • the light decoupling effect therefore comes into play across the entire active area.
  • CCM layers are active layers that usually have to be structured.
  • the claimed improved light decoupling therefore only applies to the CCM pixels.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine organische Leuchtdiode (OLED) bei der die Extraktionseffizienz, also die Wahrscheinlichkeit, mit der ein erzeugtes Photon (7) aus der Diode ausgekoppelt und damit nachgewiesen werden oder wirken kann, verbessert ist. Dies wird durch Einbringen einer Lichtauskopplungsstreuschicht (2) erreicht.

Description

Beschreibung
Organische Leuchtdiode mit verbesserter Lichteffizienz
Die Erfindung betrifft eine organische Leuchtdiode (OLED) bei der die Extraktionseffizienz, also die Wahrscheinlichkeit, mit der ein erzeugtes Photon aus der Diode ausgekoppelt und damit zur Helligkeit beitragen kann, verbessert ist.
Der generelle Aufbau eines OLED - Bauteils ist beispielsweise in WO 98/27136 oder Philips J. Res. 51, 463 (1998) beschrieben. Ergänzend zu diesem Aufbau wird ein OLED-Bauteil aufgrund der Unverträglichkeit der für den Aufbau notwendigen Materialien mit atmosphärischen Umgebungsbedingungen noch versiegelt, wobei besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit der Versiegelung gestellt werden.
Vorrangiges Entwicklungsziel bei OLEDs für den technischen Einsatz in Displays ist die Steigerung der Lichtausbeute und die damit verbundene Verringerung des Energiebedarfs. Dies ist besonders für mobile Anwendungen von Bedeutung, die auf eine, nur über beschränkte Ressourcen funktionierende, Energieversorgung angewiesen sind. Des weiteren führt eine verbesserte Effizienz zu einer längeren Produkt-Lebensdauer.
Deutliche Steigerungen der Effizienz lassen sich beispielsweise durch Optimierung des Schichtaufbaus erreichen. Insbesondere haben verbesserte organische Halbleitermaterialien wie Elektronenleiter-, Lochtransport- bzw. Emittermateria- lien, aber auch verbesserte Kathodensysteme zu einer deutlichen Effizienzsteigerung bei OLEDs geführt.
Ein weiterer Ansatz zur Steigerung der Effizienz besteht in der Verbesserung der Lichtextraktionseffizienz. Unter Extrak- tionseffizienz versteht man die Wahrscheinlichkeit, mit der ein erzeugtes Photon aus der Diode ausgekoppelt und damit nachgewiesen werden kann. Auskoppelverluste können die Effizienz von OLED-Bauteilen drastisch vermindern. Sie entstehen entweder durch Reabsorption der Photonen in den organischen Schichten oder durch ungünstige Wellenleitung in einer der Schichten. Letzterer Effekt ist durch Totalreflexion an der Grenzfläche zweier Schichten mit unterschiedlichen Brechungs- indizes bedingt, die nach den Gesetzen der Strahlenoptik dann erfolgt, wenn der Winkel der auf die Grenzfläche auftreffenden Photonen größer als ein kritischer Winkel ist, der von den Brechungsindizes abhängt. Bei ebenen Grenzflächen ändert sich der Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl bis auf das Vorzeichen nicht. Entsprechend bleibt ein einmal totalreflektiertes Photon in der entsprechenden Schicht eingeschlossen und kann somit nicht extrahiert werden. Es steht damit nicht zur Steigerung der Helligkeit zur Verfügung. Man unterscheidet Auskoppelverluste durch Wellen- leitung in dünnen Schichten (Schichtmoden) , beispielsweise in der nur ca. 100 nm dicken ITO-Schicht oder durch Wellenleitung im Substrat (Substratmoden) wie beispielsweise im 0,7mm dicken Glassubstrat. Theoretische Überlegungen haben gezeigt, dass durch die oben beschriebenen Verlustmechanismen bis zu 80% der generierten Photonen verloren gehen können. (M.-H. Lu, Experiment and modeling of conversion of substrate- waveguided modes to surface-emitted light by Substrate pat- terning, Mat.Res . Soc. Symp, Proc Vol. 621, Q3.7.1, 2000).
Aus der US 2001/0026124 AI sind OLEDs bekannt, in denen zur . Generierung unterschiedlicher Farben (RGB) CCM-Filme zum Einsatz kommen. CCM steht für Color Changing Media und bedeutet Farbkonversionsmaterialien. CCM-Filme sind aktive Schichten, die Farbkonversionsmaterialien enthalten. Diese absorbieren teilweise oder vollständig das vom OLED-Emitter generierte
Licht und reemittieren beispielsweise langwellig verschobenes Licht. Es wird beschrieben, dass in solche CCM-Filme unterschiedliche transparente Nanopartikel eingebracht werden, die als Streuzentren für emittierte Strahlung fungieren und be- wirken, dass Auskoppelverluste durch interne Reflektion dort minimiert werden, wo sich die CCM-Filme befinden. Vor allem bei OLED-Anzeigeelementen werden die CCM-Schichten struktu- riert. Nachteilig daran ist also, dass die CCM-Schichten mit den Nanopartikeln nicht ganzflächig über die OLED verteilt werden, sondern nur partiell in den leuchtenden Flächen (Pixeln) vorhanden sind.
In Appl. Phys. Lett . 71(9) 1997, 1145 werden OLED-Testdevices basierend auf polymeren Halbleitern beschrieben, wobei Nano- partikel wie Ti02, Si02 und A1203 im Emitterpolymer disper- giert sind. Es wurde eine Erhöhung der Effizienz um eine Größenordnung gefunden, die jedoch nicht auf Lichtstreuung sondern auf elektrische Effekte zurück geführt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine OLED mit einer durch eingebrachte Streuzentren deutlich gesteigerten Ex- traktionseffizienz zu schaffen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine OLED, ein Substrat, darauf eine erste Elektrode anschließend zumindest eine emittierende Schicht aus vorwiegend organischem Material und wiederum anschließend eine zweite Elektrode umfassend, wobei zwischen der ersten, auf das Substrat folgenden, Elektrode und dem Substrat und/oder in das Substrat integriert, zumindest eine Lichtauskopplungsstreuschicht angeordnet ist.
Die Steigerung der Extraktionseffizienz wird durch Einbringen zumindest einer Lichtauskopplungsstreuschicht, zwischen Substrat und erster Elektrode und/oder in das Substrat integriert, realisiert. Zur Geherierung bestimmter Farben oder von Vollfarbigkeit werden OLEDs mit Farbfilterstrukturen kombi- niert. Diese werden beispielsweise zwischen dem Substrat und der ersten Elektrode eingebracht und beispielsweise mit einem organischen Planarisierungsmaterial abgedeckt, bevor die Elektrode aufgebracht wird. Die Lichtauskopplungsstreuschicht lässt sich auch gut mit einem derartigen Farbfilteraufbau (auch ohne weitere Planarisierungsschicht) kombinieren und/oder in einen Farbfilter direkt integrieren. Die Lichtauskopplungsstreuschicht kann bei OLEDs mit herkömmlichem (das heißt auf das Substrat folgt die positive Elektrode, beispielsweise ITO) und bei OLEDs mit invertiertem Aufbau eingebracht werden. Invertierte OLEDs haben gewisse Vor- teile gegenüber den herkömmlichen, wobei bislang jedoch noch keine wirtschaftlichen Produktionstechniken entwickelt wurden.
Das Substrat kann entsprechend auch opak, also undurchsichtig (für den inversen Aufbau) oder durchsichtig sein, sowie biegsam oder starr. Beim inversen Aufbau wird das Licht nicht durch das Substrat, sondern auf der anderen OLED-Fläche ausgekoppelt. Entsprechend wird die Lichtauskopplungsstreu-' schicht auf die außen liegende Elektrode aufgebracht.
Die Steigerung der OLED-Effizienz wird durch Anordnung zumindest einer passiven Schicht zwischen Substrat und beispielsweise als erster Elektrode verwendeten ITO-Schicht erreicht. Dabei werden in die passive Matrix, beispielsweise aus einem organischen Material, insbesondere in ein Polymer, Nanopartikel aus Materialien wie Ti02, Si02, A1203 u. a. als Streuzentren eingebracht. Eine Schicht davon wird hier als "Lichtauskopplungsstreuschicht" bezeichnet .
Die eingesetzten Nanopartikel sind nach einer bevorzugten Ausführungsform transparent, unterscheiden sich aber durch den Brechungsindex von der Matrix, in der sie eingebettet sind.
Nanopartikel sind charakterisiert durch Korngrößen deutlich unter lμ. Um eine nennenswerte Streuwirkung zu erzielen, sind andererseits Korngrößen von > 10 n notwendig. Um eine optimale Lichtstreuung zu erreichen sind bevorzugt Korngrößen im Bereich zwischen20 und 200 nm notwendig.
Die Nanopartikel können dabei in Konzentrationen bis 10 Gewichtsprozent zum Einsatz kommen. Optimale Ergebnisse erhält man bei einem Gehalt von 0,5 bis 3%, insbesondere bevorzugt bei einem Gehalt zwischen 1 und 2%.
Beispielsweise wurde eine Lichtauskopplungsstreuschicht einer OLED mit einem Lack realisiert, wobei der Lack in einer Schichtdicke zwischen 10 und 30μm aufgetragen wurde und in den ca. l,2Gew% Ti02-Partikel mit einem Brechungsindex (je nach Modifikation des Titandioxids) zwischen 2 und 3 eingearbeitet und homogen verteilt wurden.
Als organische Binder für die Nanopartikel eignen sich Materialien, die zum einen eine hohe Transparenz zeigen, sowie zum anderen die OLEDs nicht beeinträchtigen, beispielsweise durch Ausgasen. Es können daher viele in der Miroelektronik verwendete Coating- bzw. Planarisierungsmaterialien organischen Ursprungs eingesetzt werden. Beispiele für geeignete Planarisierungsmaterialien sind Reaktionsharze basierend auf Polyepoxiden , Novolackharzen, Phenolharzen, Polyimiden oder Polyacrylaten.
Nach einer Ausführungsform wird eine homogene Verteilung der Nanopartikel in der Lichtauskopplungsstreuschicht realisiert, um eine, über die aktive OLED-Fläche homogene, Steigerung der Auskoppeleffizienz zu erhalten.
Im Gegensatz dazu wird eine inhomogene Verteilung aber auch optische Eigenschaften hervorrufen, die für besondere Effekte eingesetzt werden können.
Durch geeignete Wahl der Eigenschaften des als Matrix für die Nanopartikel dienenden, bevorzugt organischen und/oder poly- meren Materials der Lichtauskopplungsstreuschicht, insbesondere eines angepassten Brechungsindexes, kann auch das Matrixmaterial selbst zu einer Verbesserung der Lichtauskopplung beitragen. Die Lichtauskopplungsstreuschichten lassen sich sowohl bei monochromen oder rαultichro en OLED-Displays aber auch in flächigen OLED-Lichtquellen zur Verbesserung der Auskoppeleffizienz einsetzten.
Planarisierungsmaterialien können dabei als Matrix für die Lichtauskopplungsstreuschicht eingesetzt werden. Diese sind in der Regel aus der Halbleitertechnik bekannte Polymermaterialien wie beispielsweise Polyacrylate oder Polyimide. In sie lassen sich durch bekannte Techniken Nanopartikel einbringen.
Ein Beispiel für das Potential der Erfindung wird im folgenden (vgl auch Figur 3) beschrieben: Durch Aufspinnen und Trocknen wird auf einem Glassubstrat eine ca. 30 μm dicke Po- lyesteratschicht mit einem Brechungsindex von n = 1,49 erzeugt, die 1,2 Gew.-% Ti02-Partikel (n = 2-3) mit einer mittleren Partikelgröße von 200 nm umfasst. . Darauf wird durch Vakuumverdampfen eine 250 nm Emitterschicht (Aluminium-tris- hydroxychinolin, Alq3) sowie eine weitere 200 nm Al-Schicht erzeugt. Die Anregung des Emitters geschieht in diesem Fall durch Bestrahlung mit UV-Licht. Das emittierte grüne Licht wird mit einer Lumineszenz-Kamera detektiert. Es kann gezeigt werden, dass sich im Vergleich zu einem OLED-Aufbau ohne Streuschicht die Lichtextraktion um 40% verbessern lässt.
Bei OLED-Displays ist zur Generierung von Farben mit definierten CIE -Koordinaten (Farbmaßzahlen basierend auf der Definition der Internationalen Beleuchtungskommission, „Commis- sion Internationale de l'Eclairage" ) oder für vollfarbige Displays basierend auf Breitbandemittern der Einsatz von Farbfiltern zwischen Substrat und erster, (beim herkömmlichen Aufbau einer OLED) bevorzugt transparenter (ITO) , Elektrode notwendig. Dabei werden die Farbfilter in mehr oder weniger hoher Auflösung strukturiert. Bei vollfarbigen Displays werden durch die strukturierten Farbfilterpixel aus der breit- bandigen Emission die Grundfarben Rot, Grün und Blau (RGB) erzeugt. Vor dem Aufsputtern der ITO-Elektrode wird die Farbfilter mit einem Topcoat planarisiert . Das Planarisierungsmaterial kann auch Nanopartikel enthalten, die wie in Figur 1) ausgeführt, durch Streuung die Lichtauskopplung verbessern.
Zusätzlich lässt sich dieser Aufbau mit Farbfiltern durch eine zusätzliche Planarisierungsschicht zwischen Lichtauskopplungsstreuschicht und OLED-Aufbau, wie in Figur 2 gezeigt, noch weiter optimieren.
Weitere Ausführungsformen werden im folgenden anhand von 3 Figuren beschrieben.
Figur 1 zeigt eine OLED mit einer Lichtauskopplungsstreu- schicht
Figur 2 zeigt eine OLED mit einer Lichtauskopplungsstreuschicht und einer zusätzlichen Planarisierungsschicht
Figur 3 zeigt einen Aufbau für eine Photolumineszenz- Untersuchung an einer OLED mit einer Lichtauskopplungsstreuschicht .
Figur 1 zeigt eine OLED mit einer Lichtauskopplungsstreuschicht, wobei die in der aktiven Schicht generierte Photonen nun entweder ohne Reflexion oder Streuung direkt ausgekoppelt (a) oder nach ein- "oder mehrmaliger Reflexion an den Phasengrenzflächen und Streuung an den Nanopartikeln (c, d) oder nur nach Streuung an den Nanopartikeln (b) ausgekoppelt werden.
In Figur 1 ist folgendes von unten nach oben zu erkennen: Das Substrat 1, auf dem sich die Lichtauskopplungsstreuschicht 2 mit den Streuzentren 6 befindet. Darauf die erste Elektrode 3, anschließend zumindest eine aktive organische Schicht 4 und die zweite Elektrode 5. In der Figur ist eine OLED mit einem herkömmlichen Aufbau gezeigt. Die in der aktiven organischen Schicht 4 erzeugten Photonen 7 werden an der zweiten Elektrode 5 reflektiert und durchqueren die OLED beispielsweise über einen der gezeigten Wege a) bis d) :
Weg a) zeigt ein Photon, das direkt ausgekoppelt wird.
Weg b) zeigt ein Photon, das über zwei Streuzentren 6 der Lichtauskopplungsstreuschicht ausgekoppelt wird,
Weg c) zeigt ein Photon, das an der Grenzfläche Substrat 1 und Umgebung totalreflektiert wird und nur über ein Streuzentrum 6 der Lichtauskopplungsstreuschicht wieder eingekoppelt oder reflektiert und wirkungsvoll ausgekoppelt werden kann.
Weg d) zeigt ein Photon, das an der Grenzfläche Lichtauskopplungsstreuschicht 2 und Substrat 1 totalreflektiert und dann über eine Reflexion an der zweiten Elektrode 5 und an einem Streuzentrum 6 der Lichtauskopplungsstreuschicht 2 wieder eingekoppelt und messbar emittiert wird.
Figur 2 zeigt das gleiche wie Figur 1 nur ist zwischen der Lichtauskopplungsstreuschicht 2 und der ersten Elektrode 3 eine zusätzliche Planarisierungsschicht 8 angeordnet, die eventuelle Unebenheiten der Lichtauskopplungsstreuschicht aufgrund der eindispergierten Nanopartikel oder Streuzentren 6, ausgleicht. Die Planarisierungsschicht 8 kann z.B. aus einem Material mit hohem Brechungsindex gefertigt sein, so dass eine effiziente Lichteinkopplung von der(n) aktiven Schicht (en) 4 erreicht wird.
Figur 3 zeigt einen Schichtaufbau für Photolumineszenz- Untersuchungen an Substraten mit Lichtauskopplungsstreu- schichten Von oben nach unten sieht man das Substrat 1 mit darauffolgender Lichtauskopplungsstreuschicht 2 darunterliegend die aktive Schicht 4 und die reflektierende zweite Elektrode 5. Bei einer UV-Anregung mit 365nm Wellenlänge wird eine um bis zu 40% erhöhte Leuchtdichte gegenüber Substraten ohne Lichtauskopplungsstreuschicht gemessen. Die Verbesserung der Lichtauskopplung nach vorne äußert sich auch in einer Erniedrigung der Emission aus den Substratkanten, was auf eine Unterdrückung der Wellenleitung im Substrat hinweist.
Durch die Erfindung werden emittierte Photonen einer OLED, die andernfalls als Substratmoden, Schichtmoden oder durch Reabsorption verloren gingen, ausgekoppelt und tragen zur Erhöhung der Effizienz der OLED bei. Als Ergebnis lassen sich OLEDs herstellen, die bei gleicher Energieaufnahme heller leuchten bzw. eine längere Lebensdauer aufweisen.
Im Unterschied zum Stand der Technik handelt es sich bei der Lichtauskopplungsstreuschicht nach der Erfindung um eine pas- sive Schicht, die über die gesamte OLED-Fläche appliziert wird. Die lichtauskoppelnde Wirkung kommt daher über die gesamte aktive Fläche zur Geltung. Bei CCM-Schichten handelt es sich dagegen um aktive Schichten, die in der Regel strukturiert werden müssen. Die beanspruchte verbesserte Lichtaus- kopplung gilt daher nur in den CCM-Pixeln. Zudem ist zu erwarten, dass die Nanopartikel die optischen Eigenschaften der CCM-Schichten beinträchtigen.
Bekannt sind nur aktive und/oder strukturierte Schichten mit Streuzentren, dabei ist es eine Erfahrungstatsache, dass die Eigenschaften organischer Halbleiter durch Zusatzstoffe wie Nanopartikel beispielsweise wegen Quenchens beeinträchtigt wird.

Claims

Patentansprüche
1. OLED, ein Substrat, darauf eine erste Elektrode anschließend zumindest eine emittierende Schicht aus vorwiegend organischem Material und wiederum anschließend eine zweite Elektrode umfassend, wobei zwischen der ersten, auf das Substrat folgenden, Elektrode und dem Substrat und/oder in das Substrat integriert, zumindest eine Lichtauskopplungsstreuschicht angeordnet ist.
2. Organische Leuchtdiode nach Anspruch 1, wobei die Lichtauskopplungsstreuschicht mit einem Farbfilter kombiniert ist und/oder in einen Farbfilter integriert ist.
3. Organische Leuchtdiode nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Lichtauskopplungsstreuschicht zumindest zum Teil durch eine Planarisierungsschicht planari- siert ist.
4. Organische Leuchtdiode nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der in die Lichtauskopplungsstreuschicht Nanopartikel aus Materialien wie Ti02, Si02, A1203 u. a. als Streuzentren eingearbeitet sind.
5. Organische Leuchtdiode nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Nanopartikel der Lichtauskopplungsstreuschicht Korngrößen im Bereich kleiner lμm haben.
6. Organische Leuchtdiode nach einem der vorstehenden An- Sprüche, bei der die Nanopartikel der Lichtauskopplungsstreuschicht in Mengen von kleiner/gleich 10 Gewichts-% enthalten sind.
PCT/EP2004/001625 2003-03-19 2004-02-19 Organische leuchtdiode mit verbesserter lichteffizienz WO2004084323A1 (de)

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DE10312218 2003-03-19

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1480281A3 (de) * 2003-05-22 2007-08-08 Samsung SDI Co., Ltd. Elektrolumineszente Anzeigevorrichtung
WO2008136954A1 (en) * 2007-05-01 2008-11-13 Eastman Kodak Company Light-emitting device having improved light output
CN102365767A (zh) * 2009-03-30 2012-02-29 富士胶片株式会社 发光装置
DE102011016400A1 (de) * 2011-04-08 2012-10-11 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Seitenspiegel für ein Fahrzeug
US9093666B2 (en) 2010-04-29 2015-07-28 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Light-emitting device and method for manufacturing the same
EP2983224A4 (de) * 2013-09-30 2016-12-14 Lg Display Co Ltd Organische elektronische vorrichtung
CN110277504A (zh) * 2018-03-14 2019-09-24 江苏三月光电科技有限公司 透明电极及包含其的有机电致发光器件
US11626576B2 (en) 2021-06-15 2023-04-11 Sharp Kabushiki Kaisha Layered light-emitting structure with roughened interface

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955837A (en) * 1996-10-15 1999-09-21 U.S. Philips Corporation Electroluminescent illumination system with an active layer of a medium having light-scattering properties for flat-panel display devices
US20010026124A1 (en) * 2000-03-23 2001-10-04 Yachin Liu Light extraction from color changing medium layers in organic light emitting diode devices
WO2002037580A1 (en) * 2000-11-02 2002-05-10 3M Innovative Properties Company Brightness enhancement of emissive displays

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955837A (en) * 1996-10-15 1999-09-21 U.S. Philips Corporation Electroluminescent illumination system with an active layer of a medium having light-scattering properties for flat-panel display devices
US20010026124A1 (en) * 2000-03-23 2001-10-04 Yachin Liu Light extraction from color changing medium layers in organic light emitting diode devices
WO2002037580A1 (en) * 2000-11-02 2002-05-10 3M Innovative Properties Company Brightness enhancement of emissive displays

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1480281A3 (de) * 2003-05-22 2007-08-08 Samsung SDI Co., Ltd. Elektrolumineszente Anzeigevorrichtung
US7619357B2 (en) 2003-05-22 2009-11-17 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Electroluminescent display device
WO2008136954A1 (en) * 2007-05-01 2008-11-13 Eastman Kodak Company Light-emitting device having improved light output
CN102365767A (zh) * 2009-03-30 2012-02-29 富士胶片株式会社 发光装置
US9093666B2 (en) 2010-04-29 2015-07-28 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Light-emitting device and method for manufacturing the same
DE102011016400A1 (de) * 2011-04-08 2012-10-11 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Seitenspiegel für ein Fahrzeug
EP2983224A4 (de) * 2013-09-30 2016-12-14 Lg Display Co Ltd Organische elektronische vorrichtung
US9755188B2 (en) 2013-09-30 2017-09-05 Lg Display Co., Ltd. Organic electronic device
CN110277504A (zh) * 2018-03-14 2019-09-24 江苏三月光电科技有限公司 透明电极及包含其的有机电致发光器件
US11626576B2 (en) 2021-06-15 2023-04-11 Sharp Kabushiki Kaisha Layered light-emitting structure with roughened interface

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