WO2006069724A1 - Organisches elektrolumineszentes bauelement mit erhöhter lebensdauer - Google Patents

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quenching substance
organic
organic electroluminescent
substance
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Jörn POMMEREHNE
Klaus Bonrad
Clemens Ottermann
Marcus Bodesheim
Thomas Frank
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    • 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]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] 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
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/17—Passive-matrix OLED displays

Definitions

  • the invention relates to organic electroluminescent
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • the invention relates to measures to increase the life of such elements.
  • OLEDs are increasingly being used for a wide variety of optoelectronic applications. For example, unlike conventional inorganic semiconductor light-emitting diodes, OLEDs can be produced as large-area, thin light-emitting elements with a low operating voltage.
  • organic compounds are generally more unstable. A problem with OLEDs is therefore still their limited life.
  • the organic substances that are used in an OLED primarily as an electroluminescent functional material, are often reactive and degrade, inter alia, under the influence of oxygen. For many applications where reliability is very important, failures due to aging are
  • OLEDs still a major impediment to the continued spread of these products.
  • One way to increase the lifetime of OLEDs is to gas-tightly encapsulate the one or more organic layers.
  • oxygen may also penetrate over time.
  • the oxygen can also be incorporated or enclosed in the component during component production.
  • an inert gas used in the production may be contaminated or the materials used will release oxygen over time.
  • Electrode layers commonly used indium tin oxide (ITO) have been known to slowly release oxygen, which can degrade the electroluminescent materials of the OLED.
  • ITO indium tin oxide
  • oxygen can be chemically bound with suitable substances, getter materials, scavengers, reducing agents or drying agents, especially for water.
  • Another possibility is to reduce the reactivity of the oxygen. This can be achieved by quenching oxygen in the singlet state.
  • a special feature of oxygen is that the first two electronically excited molecular states 02 (a ⁇ -Ag) and O2 (bl ⁇ + g) are singlet states and the ground state is O2 (X ⁇ ⁇ ⁇ g)
  • Triplet state is.
  • the O2 (a ⁇ ⁇ g) singlet state is metastable due to selection rules with a lifetime, typically from a few microseconds to a few hundred milliseconds, depending on the environment in which it is located. Since most organic functional molecules in the ground state have singlet multiplicity, a reaction of these molecules with ground state oxygen is kinetically inhibited. Owing to the singlet multiplicity and the 94.2 kJ / mol energy content of 02 (a ⁇ ⁇ g) compared to the ground state, oxygen molecules are in however, this singlet state is a much stronger oxidant than triplet ground state oxygen.
  • Tetramethyl ethylene is also known as a singlet oxygen chemical quencher.
  • the singlet oxygen seizes the double bond of the Tetramethyl-ethylene and as a reaction product, a hydroperoxide is formed.
  • ß-carotene is known in biology and medicine as an excellent singlet oxygen quencher, when used in OLEDs, however, there are several disadvantages.
  • carotene is an intense dye, which accordingly affects the optical properties of OLEDs.
  • ⁇ -carotene can undesirably alter the spectrum of the emitted light of an OLED.
  • ⁇ -carotene and the molecules known in the art which are used as singlet oxygen quencher typically have a large molecular weight. Such large molecules can, however, the electrical properties of the organic
  • Layers of the OLEDs or their polymerization and / or deposition in the component production adversely affect or even prevent.
  • the invention is therefore based on the object, the life of organic layers of components while avoiding or at least reducing the abovementioned disadvantages of known quenchers for OLEDs.
  • the invention provides an organic electroluminescent device having at least one organic electroluminescent layer containing a singlet oxygen (e-v) quenching substance.
  • Such a component can be produced in a simple manner according to the invention by applying a layer sequence with two electrode layers and at least one electroluminescent layer to a substrate, wherein an (e-v) quenching substance is introduced into the layer sequence or in contact therewith.
  • an (e v) quenching substance can be introduced into the electroluminescent layer or in direct or indirect contact therewith.
  • an OLED typically comprises a functional organic layer with organic electroluminescent molecules embedded between two electrode layers with different work functions.
  • This functional organic layer with organic electroluminescent molecules is referred to in the context of this invention as an electroluminescent layer.
  • the (ev) quenching substance is understood as meaning a substance with molecules which, owing to their functional group (s), are capable of deactivating or quenching singlet oxygen as a result of resonant energy transfer to vibronic states of the molecules.
  • the electronic excitation energy is converted in the collisions into vibrational energy of the collision partner, that is, the molecules of the (ev) quenching substance.
  • vibrational energy of the collision partner that is, the molecules of the (ev) quenching substance.
  • chemical deactivation occurs if necessary at the same time.
  • the excitation energy of the singlet oxygen is converted accordingly only into thermal energy.
  • a reaction of the quenching substance which can lead to aggressive reaction products, is inventively avoided.
  • the (ev) quenching essentially depends on the functional groups of the molecules and hardly on their overall structure. This makes it possible that also easily mentioned molecules with a small molecular weight can be installed, which do not interfere with the electrical properties of the functional layer or at most negligible.
  • the energy transfer can be particularly resonant, that is to take place particularly efficiently in terms of particularly high rate constants, when the energy gaps of the vibrational states of the (ev) - extinguishing substance molecules are adapted to the energy gap between singlet and ground state oxygen as well as possible.
  • a particularly efficient, ie resonant erasure of Singlet oxygen instead, when in the energy transfer little lack of energy occurs.
  • the vibrational energy of the (e-v) quenching substance molecules is a molecular property.
  • Singlet oxygen mainly occupy the terminal molecular groups of an (e-v) quenching substance molecule singlet oxygen electronic energy. These terminal molecule groups are called terminal oscillators for the purposes of the invention.
  • an (e-v) quenching substance containing molecules having at least one functional group with a terminal oscillator can be used, wherein the terminal oscillator has vibrational energy of the fundamental vibration or an overtone of the stretching vibration equal to that
  • Oscillation quantum number n is less than or equal to 3, preferably deviates by more than 10%. In the range of these energetic deviations, the collision-induced energy transfer from singlet oxygen under excitation of a stretching vibration is particularly probable, so that high rate constants for the resonant (e-v) deactivation can be achieved.
  • m denotes the oscillation quantum number of the stretching vibration of the oxygen molecule
  • n the oscillation quantum number of the stretching vibration of the (ev) quenching substance
  • the (ev) quenching substance is therefore particularly preferably understood to be a quenching substance which contains at least one functional group with a terminal oscillator, wherein the terminal oscillator has a vibrational energy of the fundamental vibration or of an overtone of the stretching vibration which is equal to that of FIG
  • e-v quenching substances which contain molecules having at least one hydroxyl group.
  • organic molecules as extinguishing substance (e-v), water not being considered as an organic molecule in this sense.
  • Water is particularly suitable for deactivating singlet oxygen since water molecules are composed solely of OH groups.
  • the use of water is only possible where the layers of the organic
  • Hydroxyl group with an OH bond as a terminal oscillator is particularly well suited for resonant (ev) quenching, since the stretching vibration energy works well with the
  • the (e-v) quenching substance may also contain molecules having at least one NH or NH 2 group or a C-H bond. These are somewhat less effective than OH groups, but even with NH or NH 2 groups or C-H bonds in which one NH or CH bond forms one terminal oscillator each, a considerably accelerated quenching of the singlet oxygen can still be achieved become. In particular, it is also contemplated to use molecules containing both N-H and O-H bonds.
  • An (e-v) quenching substance can protect the organic electroluminescent layer particularly effectively if the (e-v) quenching substance is present in this layer itself. In many cases, it is sufficient if the (e-v) quenching substance is present in a concentration of at most 5 percent by weight of the active electroluminescent substance of the organic electroluminescent layer, preferably at most 1 percent by weight in the organic electroluminescent layer.
  • small molecular weight molecules can be used which are easily mobile in the organic electroluminescent layer and / or which do not or only slightly disturb the electronic properties of the layer.
  • Their molecular weight is preferably less than 528 g / mol, preferably in particular less than 374 g / mol and particularly preferably less than 178 g / mol. This means that preference is given to using (e-v) quenching substances which have a limited size or a limited number of atoms in the molecule, so that the negative influences on the organic functional layers, in particular on the electroluminescent layer, can be minimized as far as possible.
  • the (e-v) quenching substance comprises a polymer having hydroxyl groups or NH or NH 2 groups. This may, for example, form a matrix for the electroluminescent molecules of the organic electroluminescent layer. Also, such a polymer may be used as a constituent of the device adjacent to the electroluminescent layer with a surface so that singlet oxygen can be neutralized at the interface formed thereby.
  • the selection of the (ev) quenching substance is advantageously also based on the layers of the device and their chemical and electrical properties.
  • organic substances which may be contained as quencher in an (ev) quenching substance are:
  • a monohydric or polyhydric alcohol cyclohexanol,, a carbohydrate, a cellulose derivative, a starch derivative, a glycerol monooleate, an aminoalcohol, a polyamine, a polyamide.
  • the (ev) quenching substance it may then be considered, for example, whether the substance is miscible with a solvent for producing the organic electroluminescent layer and / or any further functional layers and / or whether the substance contains one or more further substances Layer of the organic electroluminescent device can react undesirably.
  • molecules with hydroxyl groups are particularly effective quenchers.
  • an organic electroluminescent device in which the (e-v) quenching substance contains organic molecules having at least one hydroxyl group, wherein the ratio of total molecular weight of these
  • Molecules to the molecular weight of the hydroxyl groups is at most 5 to 1, preferably at most 3.5 to 1.
  • Even with carbohydrates, low values of this ratio of molecular weights can be achieved.
  • One way of applying the at least one organic electroluminescent layer to a substrate for making the organic device is a coating of the liquid or gel phase, such as, e.g. Spin coating, dip or groove coating or printing techniques, in particular ink-jet printing, screen printing or flexographic printing.
  • the organic electroluminescent layer is then produced from the liquid film by drying and / or a reaction of starting substances, such as a polymerization.
  • the (e-v) quenching substance can be easily incorporated in this embodiment of the invention by dissolving the (e-v) quenching substance in a coating solution and applying it together with the active molecules or their precursors as a functional layer on the substrate.
  • a further possibility of applying organic functional layers, in particular also the electroluminescent layer, to a substrate is to deposit these by vapor deposition.
  • This method is particularly suitable for those functional molecules of the functional layer which have low molecular weights.
  • the (ev) quenching substance by co-evaporation together with the active molecules of the electroluminescent layer are deposited to introduce the quenching substance in the electroluminescent layer.
  • the (e-v) quenching substance may also be present outside the electroluminescent layer and then diffuse into it.
  • the (e-v) quenching substance can advantageously also be applied in a separate layer before or after the application of the electroluminescent layer, ie as a base or covering of the electroluminescent layer.
  • the quenching substance may then at least partially diffuse from the separate layer into the functional electroluminescent layer.
  • the separate layer can also dissolve, for example.
  • Options include:
  • Example in the wells of a display that are filled with inkjet technology Overlaying this layer with a layer of a solution containing the electroluminescent material, dissolution of the (ev) quenching layer by the solvent of the electroluminescent layer, mixing by diffusion of the materials in the liquid phase and subsequent formation of the electroluminescent layer with the (ev ) Quenching substance by removal of the solvent and / or crosslinking.
  • a layer of a solution containing the electroluminescent material dissolution of the (ev) quenching layer by the solvent of the electroluminescent layer, mixing by diffusion of the materials in the liquid phase and subsequent formation of the electroluminescent layer with the (ev ) Quenching substance by removal of the solvent and / or crosslinking.
  • the reverse order of 'layer application is also possible.
  • Transfer of the (ev) quenching substance into the electroluminescent layer by applying the (e- v) quenching substance as a layer to a support, "face-to-face” covering of the electroluminescent layer with the support, ie opposing placement of support and electroluminescent layer with contact of carrier and layer or non-contact.
  • the release of the (ev) quenching substance on the carrier can be effected by thermal and / or optical action, for example also locally, for example by irradiation with a laser. Subsequently, diffusion of the (ev) quenching substance into the electroluminescent layer takes place.
  • the quenching substance can also be deposited in a structured manner in a simple manner.
  • a barrier layer with a (ev) quenching substance can be applied, which protects the organic electroluminescent layer.
  • it can also act as a barrier to prevent, for example, the penetration of further oxygen or even moisture at least slow it down.
  • a (ev) outside the organic electroluminescent Schicht.in the component ' is introduced see before, to use a substrate having a
  • the film or substrate can neutralize singlet oxygen that diffuses into or out of the substrate or film.
  • the film or the substrate may be in contact with the at least one organic electroluminescent layer in order to reduce diffusion paths up to a neutralization of the singlet oxygen.
  • Organic components often also have adhesions, for example in order to connect an encapsulation to a substrate of the component.
  • a further development of the invention provides that an adhesive which contains an (e-v) quenching substance is used for bonding at least one part to the substrate.
  • an adhesive which contains an (e-v) quenching substance is used for bonding at least one part to the substrate.
  • One such refinement offers, inter alia, the advantage that it is also possible to use (e-v) extinguishing substances which, if they were arranged inside the functional layer, would be the
  • the HOMO and LUMO states of the molecules of the (ev) quenching a higher energy gap than the HOMO and LUMO states of the active molecules of the organic electroluminescent layer It is also possible to introduce an (ev) quenching substance in the form of particles.
  • the particles can be very small and therefore also include in particular nanoparticles.
  • particles are understood as meaning not only solid particles but also liquid or gel-like droplets which are, for example, dispersed or emulsified.
  • the particles may consist of the (ev) quenching substance itself, or contain these, for example on the surface or have OH groups on the surface.
  • Another effective protection is a getter material for water and / or oxygen.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an organic electroluminescent component according to the invention designed as an OLED
  • Fig. 2 shows another embodiment of an OLED configured as' organic electroluminescent device according to the invention
  • Fig. 3 shows an embodiment with structured
  • Resistive layer which the (e-v) -
  • FIG. 5 shows a variant of the embodiment shown in FIG. 1 with an (ev) -
  • FIG. 6 shows a particle embedded in the organic functional layer with an (e-v) quenching substance.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an organic electroluminescent component designated as a whole by the reference numeral 1, or an OLED.
  • an OLED typically comprises a layer sequence with an organic electroluminescent layer having an organic electroluminescent material, which is arranged between two electrode layers of the layer sequence.
  • further functional layers can be provided between the electrode layers in order, among other things, to increase the quantum efficiency of the OLED.
  • a so-called hole transport layer is often used to compensate for the different mobilities of injected holes and electrons.
  • the component 1 comprises a substrate 3 with sides 31, 32, on which a transparent electrode layer 7 is deposited.
  • a transparent electrode layer 7 for example, the conductive transparent indium tin oxide in question.
  • an organic electroluminescent layer 5 having an organic electroluminescent substance is deposited.
  • the layer 5 can be, for example, a polymer layer which is applied by means of liquid coating. Likewise, however, the organic electroluminescent layer 5 can also be vapor-deposited.
  • further functional layers may be present in the layer sequence between the electrode layers 7, 9. These are known in the art and not shown for the sake of clarity in Fig. 1.
  • the electrode layer 9 is preferably a metal layer having an electronic work function different from the first electrode layer 7. It is favorable to choose for the electrode layer 9 a material with a work function which is lower than the work function of the first electrode layer 7. Suitable materials include aluminum, barium or calcium. Other materials are known in the art. However, the layer sequence can also be designed inversely, wherein a transparent cover is provided on the substrate, through which the generated, light can escape.
  • the cover 11 includes a cavity 12 a.
  • a getter material 15 for water and / or oxygen is also present within the cavity 12 on the cover 11.
  • getter 15 is suitable among other calcium oxide. Other coverage methods and designs are known to those skilled in the art.
  • the organic component 1 formed as an OLED there is also an (e-v)
  • the extinguishing substance 4 may in particular be present in the functional layer 5, as shown in FIG. 1.
  • One possibility for introduction into the layer 5 is, in the case of a liquid coating of the side 31 of the substrate 1, simply to dissolve the (e-v) -exiting substance 4 in the polymeric or dendrimeric solution to be applied and to apply it together with the other component or components of the layer.
  • Another possibility is, in the case of a vapor-deposited layer 5, to deposit the (e-v) quenching substance 4 by co-evaporation together with the active molecules-in the case of an OLED, in particular, the electroluminescent molecules-of the functional layer 5.
  • Another possibility for introducing the (ev) - extinguishing substance 4 into the functional layer 5, which can be provided alternatively or additionally, is to introduce the (ev) quenching substance 4 within the cover 11, which encapsulates the functional organic layer 5.
  • the quenching substance 4 is then in by the Cover formed cavity 12 available. If the molecules of the quenching substance 4 have a sufficiently low molar mass, then the molecules can also diffuse into the functional layer 5 in sufficient quantity while establishing an equilibrium vapor pressure.
  • the (e-v) quenching substance can also be applied in a separate layer before or after the application of the electroluminescent layer 5. From this separate layer, the quenching substance 4 can then at least partially diffuse into the organic electroluminescent layer 5. The separate layer can also dissolve completely.
  • the (e-v) quenching substance 4 alternatively or additionally in the
  • Gluing 13 may be present, for example, by a glue containing the quenching substance 4 is used when gluing the cover 11 adhesive.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of an organic electroluminescent component 1 according to the invention.
  • the component 1 like the component shown in FIG. 1, may have a cover 11. However, the cover or other encapsulations are omitted for the sake of clarity in Fig. 2.
  • a conductive barrier layer 17 for the functional organic layer 5 is additionally provided on the conductive transparent electrode layer 7. Between the electrode layers 7 and 9 there is also a hole transport layer 19 as another functional layer, as is often used in OLEDs, in order to increase the quantum efficiency. Indium tin oxide as a transparent conductive electrode layer 7 releases oxygen over time.
  • the barrier layer serves as an oxygen barrier to prevent or slow down the penetration of oxygen into the functional layers 5 and 19.
  • the barrier layer 17 contains an (ev) quenching substance.
  • an (e v) quenching substance may also be incorporated in the organic electroluminescent layer 5.
  • the illustrated in Fig. 3 embodiment of an organic device 1 according to the invention additionally comprises a laterally structured insulation or resistive layer 35 between the electrode layers 7 and 9.
  • the layer 35 is so laterally, so structured along the substrate surface, that they the underlying surface in areas 37 covered and released in areas 39.
  • the layer 35 covers the surface of the electrode layer 7.
  • the insulating or resistive layer 35 By means of the insulating or resistive layer 35, the current flow between the electrode layers 7, 9 in the covered regions 37 is interrupted or at least attenuated. Accordingly, in these areas, the electroluminescent layer 5 is not excited or weaker, so that these areas 37 remain dark or darker during operation. This will create a structured illuminated area. In this way, for example, information such as logos, symbols and logos can be displayed.
  • the (ev) quenching substance 4 is incorporated in the insulating or resistive layer 35.
  • the organic electroluminescent layer 5 after the organic electroluminescent layer 5 has been applied, it is also at least partially diffused into the layer 5 so as to be effective also in the region (s) 39 and the organic substances of the layer 5 in these regions are not degraded by singulation. To protect oxygen.
  • Suitable (ev) quenching substances advantageously also takes place on the basis of the distances between the electronic states of the active molecules and the molecules of the (ev) quenching substance.
  • Fig. 4 shows for clarity a schematic state diagram. The solid lines represent the highest occupied molecular orbital ("HOMO") and the lowest unoccupied molecular orbital ("LUMO") of the active molecules. The dashed lines indicate the HOMO and LUMO states of the molecules of the (ev) quenching substance.
  • HOMO highest occupied molecular orbital
  • LUMO lowest unoccupied molecular orbital
  • the (ev) is selected so that 'as shown in the diagram, the HOMO and LUMO states of the molecules of the (ev) Quenching substance have a higher energy gap than the HOMO and LUMO states of the active molecules of the organic functional layer.
  • the LUMO states of the molecules of the (ev) quenching substance are too low, they can act as trap states for electrons flowing through the layer. Likewise, energetically high HOMO states of the molecules of the (ev) quenching substance can act as traps for holes. In both cases, for example, the flow of current through the layer can be adversely affected. Also, in an electroluminescent organic layer 5, as used in the embodiments of FIGS. 1 and 2 is present, by this fall action to a damping of Electroluminescence and thus come to a reduction in quantum efficiency.
  • the (ev) quenching substance is further preferably selected to contain molecules having at least one functional group having a terminal oscillator whose vibrational energy equals the fundamental vibration or an overtone of the stretching vibration equal to the energy difference between the
  • Suitable substances with such terminal 0-H, C-H or N-H oscillators include: mono- or polyhydric alcohols, for example, ethanol, ethylene glycol, glycerol, cyclohexanol;
  • Carbohydrates for example mono-, di- and trisaccharides; Cellulose derivatives and / or starch derivatives, for example cellophane; Glycerol monooleate, for example glycerol monooleate, glycerol monooricinoleate, glycerol monostearate; amino alcohols; polyamines; Polyamides.
  • Cellulose derivatives, starch derivatives, polyamines and polyamides are also examples of an (e-v) quenching substance comprising a polymer having hydroxyl groups or NH or NH 2 groups.
  • Such (e-v) quenching substances may be used, for example, in the form of a film or substrate for the organic functional layer in the organic device.
  • the substrate 3 of the embodiments shown in FIGS. 1 or 2 may comprise such a polymer.
  • FIG. 5 An embodiment with a foil with a polymeric (ev) quenching substance is shown in FIG. 5.
  • This embodiment is a variant of the OLED shown in FIG.
  • the layers 5, 7, 9 of this organic component are covered with a film 29 of polymeric (ev) quenching substance arranged inside the cover 11.
  • the film 29 can be fixed, for example, as shown in Fig. 5, with the bonds 13.
  • (ev) quenching substance 4 for the film inter alia .
  • Polyimide, polyamide or a starch or cellulose derivative, such as cellophane can be used.
  • (ev) quenching substance in the bond 13 and / or the cavity may also be present.
  • the organic device may be constructed such that the film 29 or the substrate having the (ev) quenching substance is in contact with the organic electroluminescent layer 5. It is also possible to use an (ev) quenching substance in the form of particles. Fig. 6 shows an example of such a (ev) quenching substance in particulate form.
  • the (ev) quenching substance 4 of this embodiment comprises
  • Nanoparticles 41 which are embedded in the organic functional layer 5.
  • the nanoparticles 41 comprise molecules 42 having a non-polar end 43 symbolized by a dash and one or more circle-symbolized hydroxyl groups at the other end of the molecule 42.
  • Examples of such molecules include monohydric alcohols, such as ethanol, propanol or hexanol.
  • Hydroxyl groups increase the polarity of the molecule 42, which generally degrades solubility in an organic, non-polar environment.
  • hydroxyl groups are outstandingly suitable as terminal oscillators to deactivate singlet oxygen, or to convert it into the triplet ground state.
  • molecules with poor solubility can now also be embedded in an organic functional layer.
  • the nonpolar radicals 43 of the molecules 42 in the particle to the outside, so that the polar OH groups are in the interior of the particles 41.
  • molecules 45 of the (ev) quenching substance can be embedded in the interior of the particles 41, which are only poorly soluble or not at all soluble in the active organic layer 5 owing to the " high number of polar OH groups.
  • the singlet oxygen is in this embodiment, especially during the Diffusion by the nanoparticles 41 impact-induced deactivated.

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Abstract

Um die Lebensdauer von organischen elektrolumineszenten Bauelementen zu erhöhen, sieht die Erfindung ein organisches elektrolumineszentes Bauelement mit zumindest einer organischen elektrolumineszenten Schicht vor, wobei das Bauelement eine (e-v)-Löschsubstanz für Singulett-­Sauerstoff enthält.

Description

Organisches elektrolumineszentes Bauelement mit erhöhter Lebensdauer
Beschreibung Die Erfindung betrifft organische elektrolumineszierende
Bauelemente, sogenannte OLEDs (organische lichtemittierende Dioden) , insbesondere betrifft die Erfindung Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer solcher Elemente.
OLEDs werden in zunehmendem Maße für verschiedenste optoelektronische Anwendungen eingesetzt. OLEDs können beispielsweise im Unterschied zu konventionellen anorganischen Halbleiter-Leuchtdioden als großflächige, dünne Leuchtelemente mit geringer Betriebsspannung hergestellt werden.
Im Vergleich zu den Materialien anorganischer Leuchtdioden sind organische Verbindungen im allgemeinen jedoch instabiler. Ein Problem bei OLEDs ist daher immer noch deren begrenzte Lebensdauer. Die organischen Substanzen, die bei einer OLED vornehmlich als elektrolumineszierendes Funktionsmaterial eingesetzt werden, sind vielfach reaktiv und degradieren unter anderem unter dem Einfluß von Sauerstoff. Für viele Anwendungsgebiete, wo Zuverlässigkeit sehr wichtig ist, sind Ausfälle aufgrund von Alterung von
OLEDs immer noch ein wesentlicher Hinderungsgrund gegen die weitere Verbreitung dieser Produkte.
Eine Möglichkeit, die Lebensdauer von OLEDs zu erhöhen, besteht darin, die eine oder mehreren organischen Schichten gasdicht zu verkapseln. Auch dabei kann aber im Laufe der Zeit Sauerstoff eindringen. Der Sauerstoff kann aber auch schon während der Bauteilherstellung in das Bauteil mit eingebaut oder eingeschlossen werden. So kann ein bei der Herstellung eingesetztes Inertgas verunreinigt sein, oder die eingesetzten Materialien setzen im Laufe der Zeit Sauerstoff frei. Unter anderem ist das für die
Elektrodenschichten im allgemeinen verwendete Indium-Zinn- Oxid (ITO) dafür bekannt, langsam Sauerstoff abzugeben, welcher die elektrolumineszenten Materialien der OLED degradieren kann.
Eine weitere Möglichkeit ist daher, vorhandenen Sauerstoff von einer Reaktion mit den organischen Funktionsmaterialien abzuhalten. Beispielsweise kann der Sauerstoff mit geeigneten Substanzen, Gettermaterialien, Scavenger, Reduktions- oder Trockenmitteln, insbesondere für Wasser chemisch gebunden werden.
Noch eine Möglichkeit ist, die Reaktivität des Sauerstoffs herabzusetzen. Dies kann durch Quenchen von Sauerstoff im Singulett-Zustand erreicht werden. Bei Sauerstoff besteht eine Besonderheit darin, daß die beiden ersten elektronisch angeregten Molekülzustände 02 (a^-Ag) und O2 (bl∑+g) Singulett-Zustände und der Grundzustand O2 (X^∑~g) ein
Triplett-Zustand ist. Der O2 (a^Δg) -Singulett-Zustand ist aufgrund von Auswahlregeln metastabil mit einer Lebensdauer, von typischerweise einigen Mikrosekunden bis hin zu einigen hundert Millisekunden, abhängig von der Umgebung, in der er sich befindet. Da die meisten organischen Funktionsmoleküle im Grundzustand Singulett-Multiplizität aufweisen, ist eine Reaktion dieser Moleküle mit Grundzustandssauerstoff kinetisch gehemmt. Aufgrund der Singulett-Multiplizität und des um 94,2 kJ/mol größeren Energiegehalts von 02(a^Δg) gegenüber dem Grundzustand sind Sauerstoff-Moleküle in diesem Singulett-Zustand jedoch ein erheblich stärkeres Oxidationsmittel als Sauerstoff im Triplett-Grundzustand.
Hierbei ist noch zu ergänzen, daß es auch noch einen weiteren Singulett-Zustand des Sauerstoff-Moleküls, den
O2 (bl∑+g) gibt, welcher eine Energie von 157 kJ/Mol oberhalb des Grundzustands aufweist. Dieser Zustand kann aber spinerlaubt in den 02 (a^Δg) übergehen, so daß die
Lebensdauer des O2 (b-L∑+g) in Lösungsmitteln, beziehungsweise bei Anwesenheit von Stoßpartnern günstigstenfalls kaum mehr als 100 Nanosekunden beträgt. Dieser Zustand spielt dementsprechend für die Deaktivierung von Singulett-Sauerstoff nur eine untergeordnete Rolle.
Aus der JP 05-190282 A und der JP 05-190283 ist es bekannt, Singulett-Quencher in OLEDs zu verwenden. Als Quencher sollen dabei beispielsweise ß-Karotin oder Ethylen- Verbindungen, wie Tetramethyl-Ethylen dienen. Der strahlungslose Desaktivierungskanal von Singulettsauerstoff, welcher bei den dort beschriebenen Quencher-Molekülen, insbesondere bei ß-Carotin auftritt, ist der spinerlaubte Energietransfer (ET) auf Triplett- Zustände der als Akzeptormoleküle fungierenden Quencher- Substanzen. Die notwendige Bedingung für die Desaktivierung ist, daß die Energie des Akzeptor-Tripletts unterhalb derjenigen des Singulett-Donors liegt. Dieser Löschungs-, beziehungsweise Deaktivierungsmechanismus wird auch als sogenannte "chemische Löschung" bezeichnet.
Tetramethyl-Ethylen ist ebenfalls bekannt als chemischer Löscher von Singulett-Sauerstoff. Hierbei greift der Singulett-Sauerstoff jedoch die Doppelbindung des Tetramethyl-Ethylens an und als Reaktionsprodukt entsteht ein Hydroperoxid.
ß-Karotin ist zwar in der Biologie und Medizin als hervorragender Singulett-Sauerstoff-Quencher bekannt, bei der Anwendung in OLEDs ergeben sich allerdings mehrere Nachteile. Beispielsweise ist Karotin ein intensiver Farbstoff, welcher dementsprechend die optischen Eigenschaften von OLEDs beeinflußt. So kann ß-Karotin das Spektrum des emittierten Lichts einer OLED in unerwünschter Weise verändern. Auch weisen ß-Karotin und die aus dem Stand der Technik bekannten Moleküle, welche als Löscher von Singulett-Sauerstoff eingesetzt werden, typischerweise eine große Molmasse auf. Derartige große Moleküle können aber die elektrischen Eigenschaften der organischen
Schichten der OLEDs oder deren Polymerisation und/oder Abscheidung bei der Bauteilherstellung negativ beeinflussen oder sogar verhindern.
Der Einsatz von chemischen Quenchern wie z.B. Tetramethyl- Ethylen kann auch nachteilig sein, da die chemischen Quencher auch photochemische Reaktionen auslösen und damit die organischen Schichten verändern können. Überdies können sich bei der chemischen Deaktivierung von Singulett- Sauerstoff Reaktionsprodukte oder weitere Folgeprodukte bilden, die ihrerseits reaktiv sind und dann die funktionellen Moleküle der organischen funktionellen Schicht angreifen können oder durch Färbung oder andere physikalische Eigenschaften die Funktion des OLED-Bauteils in nur schwer vorherzusagender Weise negativ beeinflussen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer von organischen Schichten von Bauelementen unter Vermeidung oder zumindest Minderung der oben genannten Nachteile von bekannten Quenchern für OLEDs zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demgemäß sieht die Erfindung ein organisches elektrolumineszentes Bauelement mit zumindest einer organischen elektrolumineszenten Schicht vor, welche eine (e-v) -Löschsubstanz für Singulett-Sauerstoff enthält.
Ein solches Bauelement kann in einfacher Weise erfindungsgemäß hergestellt werden, indem auf einem Substrat eine Schichtfolge mit zwei Elektrodenschichten und zumindest einer elektrolumineszenten Schicht aufgebracht wird, wobei in die Schichtfolge oder in Kontakt mit dieser eine (e-v) -Löschsubstanz eingebracht wird. Insbesondere kann dabei in die elektrolumineszente Schicht oder in mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt mit dieser eine (e- v) -Löschsubstanz eingebracht werden.
Eine OLED umfaßt im einfachsten Falle typischerweise eine funktionelle organische Schicht mit organischen < elektrolumineszenten Molekülen, die zwischen zwei Elektrodenschichten mit unterschiedlichen Austrittsarbeiten eingebettet ist. Diese funktionelle organische Schicht mit organischen elektrolumineszenten Molekülen wird im Sinne dieser Erfindung als elektrolumineszente Schicht bezeichnet. Zusätzlich zu dieser Schicht und den als Anode und Kathode wirkenden Elektrodenschichten können auch noch weitere funktionelle Schichten vorhanden sein. Als (e-v) -Löschsubstanz wird im Sinne dieser Erfindung eine Substanz mit Molekülen verstanden, die aufgrund ihrer funktionellen Gruppe (n) in der Lage sind, Singulett- Sauerstoff stoßinduziert durch resonanten Energietransfer auf vibronische Zustände der Moleküle zu deaktivieren, beziehungsweise zu quenchen. Dabei wird die elektronische Anregungsenergie in den Stößen in Schwingungsenergie des Stoßpartners, also der Moleküle der (e-v) -Löschsubstanz umgewandelt. Dabei tritt chemische Deaktivierung allenfalls begleitend auf. Die Anregungsenergie des Singulett- Sauerstoffs wird dementsprechend lediglich in thermische Energie umgesetzt. Eine Reaktion der Löschsubstanz, die zu aggressiven Reaktionsprodukten führen kann, wird erfindungsgemäß vermieden. Zudem ist die (e-v) -Löschung im wesentlichen von den funktionalen Gruppen der Moleküle und kaum von deren Gesamtaufbau abhängig. Dadurch wird es möglich, daß auch problemlos vorgenannte Moleküle mit kleiner Molmasse eingebaut werden können, welche die elektrischen Eigenschaften der funktionellen Schicht nicht oder allenfalls unwesentlich stören. Der Energietransfer kann besonders dann resonant, das heißt besonders effizient im Sinne von mit besonders großen Geschwindigkeitskonstanten stattfinden, wenn die Energieabstände der Schwingungszustände der (e-v)- Löschsubstanz-Moleküle dem Energieabstand zwischen Singulett- und Grundzustands-Sauerstoff möglichst gut angepaßt sind. Das bedeutet, dass es vorteilhaft ist, wenn bei einem resonanten Energietransfer die elektronische Anregungsenergie des Singulettsauerstoffs möglichst vollständig in Schwingungsenergie der (e-v) -Löschsubstanz- Moleküle konvertiert wird. Etwaige überschüssige Energiebeträge werden Fehlenergie genannt. Somit tritt eine besonders effiziente, d.h. resonante Löschung von Singulettsauerstoff statt, wenn bei dem Energietransfer wenig Fehlenergie auftritt.
Die Schwingungsenergie der (e-v) -Löschsubstanz-Moleküle ist eine Moleküleigenschaft. Bei der (e-v) -Löschung von
Singulettsauerstoff nehmen hauptsächlich die endständigen Molekülgruppen eines (e-v) -Löschsubstanz-Moleküls die elektronische Energie des Singulettsauerstoffs auf. Diese endständigen Molekülgruppen werden im Sinne der Erfindung terminale Oszillatoren genannt.
So kann vorteilhaft eine (e-v) -Löschsubstanz verwendet werden, die Moleküle mit zumindest einer funktionellen Gruppe mit einem terminalen Oszillator enthält, wobei der terminale Oszillator eine Schwingungsenergie der Fundamentalschwingung oder eines Obertons der Streckschwingung aufweist, welche gleich dem
Energieunterschied zwischen dem O2(a-1-Δg)- und dem 02 (X^Σ~ g) -Zustand molekularem Sauerstoffs ist oder dessen Schwingungsenergie von diesem Energieunterschied um höchstens 37%, insbesondere mit einer
Schwingungsquantenzahl n kleiner oder gleich 3, bevorzugt um höchstens 10% abweicht. Im Bereich dieser energetischen Abweichungen ist der stoßinduzierte Energieübertrag vom Singulett-Sauerstoff unter Anregung einer Streckschwingung besonders wahrscheinlich, so daß hohe Geschwindigkeitskonstanten für die resonante (e-v)- Deaktivierung erreicht werden können.
Bei der Deaktivierung mit einer (e-v) -Löschsubstanz findet folgende Reaktion statt:
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X-Y (n=0) -> X-Y (n=l, 2, 3 ) . Dabei bezeichnet m die Schwingungsquantenzahl der Streckschwingung des Sauerstoffmoleküls, n die Schwingungsquantenzahl der Streckschwingung der (e-v)- Löschsubstanz und X-Y einen terminalen Oszillator mit Atomen X, Y, beispielsweise eine Hydroxylgruppe eines Moleküls. Den effektivsten Beitrag zur Löschung liefert dabei jeweils der Übergang des Sauerstoffs von m=0 nach m=0. Als (e-v) -Löschsubstanz wird im Sinne der Erfindung daher besonders bevorzugt eine Löschsubstanz verstanden, welche zumindest eine funktionelle Gruppe mit einem terminalen Oszillator enthält, wobei der terminale Oszillator eine Schwingungsenergie der Fundamentalschwingung oder eines Obertons der Streckschwingung aufweist, welche gleich dem
Energieunterschied zwischen dem 02 (a-LΔg) (m=0)- und .dem
O2 (X^∑-g) (m=0) -Zustand molekularem Sauerstoffs ist oder dessen Schwingungsenergie von diesem Energieunterschied um höchstens 37%, bevorzugt höchstens 10% abweicht.
Besonders geeignet zur Deaktivierung von Singulett- Sauerstoff sind (e-v) -Löschsubstanzen, die Moleküle mit zumindest einer Hydroxyl-Gruppe enthalten. Besonders bevorzugt werden organische Moleküle, als (e-v)- Löschsubstanz verwendet, wobei Wasser in diesem Sinne nicht als organisches Molekül angesehen wird. Wasser ist besonders geeignet- zum Deaktivieren von Singulett- Sauerstoff, da sich Wassermoleküle ausschließlich aus OH- Gruppen zusammensetzen. Die Verwendung von Wasser bietet sich aber nur dort an, wo die Schichten des organischen
Bauelements einschließlich von funktionellen Schichten und Elektrodenschichten nicht durch das Wasser geschädigt werden, so daß Wasser für organische elektrolumineszierende Bauelemente im allgemeinen weniger geeignet ist. Die Hydroxyl-Gruppe mit einer O-H-Bindung als terminalem Oszillator ist für eine resonante (e-v) -Löschung besonders gut geeignet, da die Streckschwingungsenergie gut mit der
Anregungsenergie des O2 (a^Δg) -Zustands des Sauerstoffs übereinstimmt.
Beispielsweise kann die (e-v) -Löschsubstanz aber auch Moleküle mit zumindest einer NH- oder NH2~Gruppe oder einer C-H-Bindung enthalten. Diese sind etwas weniger effektiv als OH-Gruppen, jedoch kann auch mit NH- oder NH2~Gruppen oder C-H-Bindungen, bei welchen eine N-H- oder C-H-Bindung jeweils einen terminalen Oszillator bildet, noch eine beträchtlich beschleunigte Löschung des Singulett- Sauerstoffs erreicht werden. Insbesondere ist auch daran gedacht, Moleküle zu verwenden, die sowohl N-H-, als auch O-H-Bindungen enthalten.
Eine (e-v) -Löschsubstanz kann die organische elektrolumineszente Schicht besonders wirksam schützen, wenn die (e-v) -Löschsubstanz in dieser Schicht selbst vorhanden ist. Vielfach ist es dabei ausreichend, wenn die (e-v) -Löschsubstanz in einer Konzentration von höchstens 5 Gewichtsprozent der aktiven elektrolumineszenten Substanz der organischen elektrolumineszenten Schicht, bevorzugt höchstens 1 Gewichtsprozent in der organischen elektrolumineszenten Schicht vorhanden ist.
Es kann aber auch als Alternative oder zusätzliche Maßnahme vorteilhaft sein, die (e-v) -Löschsubstanz in einem separaten Bestandteil des Bauelements unterzubringen, und so zu verhindern, daß außerhalb der organischen funktionellen Schicht entstehender Singulett-Sauerstoff in die Schicht eindringt. Diese Ausführungsform ist möglich, da die Geschwindigkeitskonstante der Diffusion von Sauerstoff in den gegenständlichen Bauteilen so hoch ist, daß eine Deaktivierung von Singulett-Sauerstoff in diesen Schichten einen effizienten Schutz der funktionellen Schichten bewirken kann.
Vorteilhaft können Moleküle mit kleiner Molmasse verwendet werden, welche leicht in der organischen elektrolumineszenten Schicht beweglich sind und/oder die elektronischen Eigenschaften der Schicht nicht oder nur wenig stören. Bevorzugt beträgt deren Molekulargewicht weniger als 528 g/Mol, bevorzugt insbesondere weniger als 374 g/Mol und besonders bevorzugt weniger als 178 g/Mol. Das bedeutet, daß bevorzugt (e-v) -Löschsubstanzen eingesetzt werden, die eine limitierte Größe bzw. eine limitierte Anzahl von Atomen im Molekül aufweisen, so daß die negativen Einflüsse auf die organischen funktionellen Schichten, insbesondere auf die elektrolumineszente Schicht möglichst minimiert werden können.
Es ist aber auch möglich, Substanzen mit einer großem Molmasse als Löschsubstanzen einzusetzen. So ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die (e-v) -Löschsubstanz ein Hydroxygruppen oder NH- oder NH2~Gruppen aufweisendes Polymer umfaßt. Dieses kann zum Beispiel eine Matrix für die elektrolumineszenten Moleküle der organischen elektrolumineszenten Schicht bilden. Auch kann ein solches Polymer als ein Bestandteil des Bauelements verwendet werden, welches mit einer Oberfläche an die elektrolumineszente Schicht angrenzt, so daß Singulett-Sauerstoff an der dabei gebildeten Grenzfläche neutralisiert werden kann.
Die Auswahl der (e-v) -Löschsubstanz erfolgt vorteilhaft auch anhand der Schichten des Bauelements und deren chemischen und elektrischen Eigenschaften. Beispiele von organischen Stoffen, die als Löscher in einer (e-v) - Löschsubstanz enthalten sein können, sind:
-ein ein- oder mehrwertiger Alkohol, -Cyclohexanol, , -ein Kohlehydrat, -ein Cellulosederivat, -ein Stärkederivat, - ein Glycerinmonooleat, -ein Aminoalkohol, -ein Polyamin, -ein Polyamid.
Bei der Auswahl der (e-v) -Löschsubstanz kann dann zum Beispiel berücksichtigt werden, ob die Substanz mit einem Lösungsmittel zur Herstellung der organischen elektrolumineszenten Schicht und/oder eventuellen weiteren funktionellen Schichten mischbar ist und/oder ob die Substanz mit einem oder mehreren weiteren Stoffen einer Schicht des organischen elektrolumineszenten Bauelements in unerwünschter Weise reagieren kann.
Wie oben erläutert, sind Moleküle mit Hydroxylgruppen besonders effektive Löscher. Je mehr Hydroxylgruppen vorhanden sind, desto besser ist dementsprechend die .
Löschwirkung der Moleküle. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist daher ein organisches elektrolumineszentes Bauelement vorgesehen, bei welchem die (e-v) -Löschsubstanz organische Moleküle mit zumindest einer Hydroxylgruppe enthält, wobei das Verhältnis von Gesamt-Molmasse dieser
Moleküle zur Molmasse der Hydroxylgruppen höchstens 5 zu 1, , bevorzugt höchstens 3.5 zu 1 beträgt. Beispielsweise beträgt das Verhältnis von Gesamt-Molmasse zu Molmasse der einen oder mehreren Hydroxylgruppen bei den Alkoholen- Methanol nur 1,88 (Gesamt-Molmasse Mges = 32 g/mol, Molmasse der Hydroxygruppen M0H = 17g/mol) , bei Ethanol 2.7 (MgSs = 46 g/mol, M0H = 17g/mol) , bei Ethylenglykol nur 1.82 (Mges = 62 g/mol, M0H = 34g/mol) . Auch mit Kohlehydraten können geringe Werte dieses Verhältnisses der Molmassen erreicht werden. So ergibt sich für Cellulose beispielsweise ein Wert von Mges / M0H = 3.17. Sorbit als (e-v) -Löscher weist sogar einen Wert von nur Mges / M0H = 1.78 auf.
Eine Möglichkeit, um die zumindest eine organische elektrolumineszente Schicht zur Herstellung des organischen Bauelelemts auf ein Substrat aufzubringen, ist eine Beschichtung aus der Flüssig- oder Gelphase, wie z.B. Spin Coating, Tauch- oder Rinnenbeschichten bzw. Drucktechniken, insbesondere Ink-Jet Printing, Siebdruck oder Flexodruck. Dabei wird eine Lösung, in welcher die organischen elektrolumineszenten Moleküle und/oder deren Ausgangssubstanzen gelöst sind, auf dem Substrat abgeschieden, bzw. das Substrat aus der Lösung herausgezogen, so daß sich ein Flüssigkeitsfilm an der Substratoberfläche bildet. Aus dem Flüssigkeitsfilm wird dann die organische elektrolumineszente Schicht durch Eintrocknen und/oder eine Reaktion von Ausgangssubstanzen, wie etwa eine Polymerisation hergestellt. Die (e-v) - Löschsubstanz kann bei dieser Ausführungsform der Erfindung in einfacher Weise eingebracht werden, indem die (e-v)- Löschsubstanz in einer Beschichtungslösung gelöst und zusammen mit den aktiven Molekülen oder deren Ausgangsstoffen als funktionelle Schicht auf dem Substrat aufgebracht wird.
Eine weitere Möglichkeit, organische funktionelle Schichten, insbesondere auch die elektrolumineszente Schicht auf einem Substrat aufzubringen, ist, diese durch Aufdampfen abzuscheiden. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für solche aktiven Moleküle der funktionellen Schicht, die niedrige Molmassen aufweisen. Dabei kann gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung die (e-v) -Löschsubstanz durch Coverdampfung zusammen mit den aktiven Molekülen der elektrolumineszenten Schicht abgeschieden werden, um die Löschsubstanz in die elektrolumineszente Schicht einzubringen.
Um die (e-v) -Löschsubstanz in die organische elektrolumineszente Schicht einzubringen, kann die (e-v)- Löschsubstanz auch außerhalb der elektrolumineszenten Schicht vorhanden sein und dann in diese hineindiffundieren.
Dazu kann die (e-v) -Löschsubstanz vorteilhaft auch in einer separaten Schicht vor oder nach dem Aufbringen der elektrolumineszenten Schicht, also als Unterlage oder Abdeckung der elektrolumineszenten Schicht aufgebracht werden. Die Löschsubstanz kann dann zumindest teilweise von der separaten Schicht in die funktionelle elektrolumineszente Schicht hineindiffundieren. Dabei kann sich die separate Schicht auch beispielsweise auflösen. Möglichkeiten hierzu sind unter anderem:
• Aufbringen einer vorzugsweise dünnen Schicht mit der (e-v) -Löschsubstanz -mit oder ohne Matrix-, zum
Beispiel in die Näpfchen eines Displays, die mit InkJet Technologie befüllt werden. Überlagerung dieser Schicht mit einer Schicht aus einer Lösung, die das elektrolumineszente Material enthält, Auflösung der (e-v) -Löschsubstanz-Schicht durch das Lösungsmittel der elektrolumineszenten Schicht, Mischung durch Diffusion der Materialien in der Flüssigphase und anschließende Ausbildung der elektrolumineszenten Schicht mit der (e-v) -Löschsubstanz durch Entfernung des Lösungsmittels und/oder Vernetzung. Die umgekehrte Reihenfolge der' Schichtausbringung ist ebenfalls möglich.
• Aufbringen einer vorzugsweise dünnen Schicht der (e- v) -Löschsubstanz mit oder ohne Matrix. Überlagerung dieser Schicht mit einer Schicht aus einer Lösung, die das elektrolumineszente Material enthält, jedoch mit Lösungsmitteln, in denen die (e-v) -Löschsubstanz nicht lösbar ist, d.h. Ausbildung eines separaten Films. Anschließend erfolgt Diffusion der (e-v) -Löschsubstanz in die elektrolumineszente Schicht, auch beispielsweise unterstützt durch geeignete Maßnahmen, wie optische oder thermische Anregung oder Aktivierung. Die umgekehrte Reihenfolge der Schichtausbringung ist ebenfalls möglich.
Übertrag der (e-v) -Löschsubstanz in die elektrolumineszente Schicht durch Aufbringen der (e- v) -Löschsubstanz als Schicht auf einen Träger, "face- to-face"-Überdeckung der elektrolumineszenten Schicht mit dem Träger, also iϊt Gegenüberstellung Anordnen von Träger und elektrolumineszenter Schicht mit Kontakt von Träger und Schicht oder auch kontaktfrei. Das Freisetzen der (e-v) -Löschsubstanz auf dem Träger kann durch thermische und/oder optische Einwirkung, beispielsweise auch lokal, etwa durch Bestrahlung mit einem Laser erfolgen. Anschließend findet Diffusion der (e-v) -Löschsubstanz in die elektrolumineszente Schicht statt. Hierdurch kann die Löschsubstanz auf einfache Weise auch strukturiert abgeschieden werden. "Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die elektrolumineszenten Schicht in einer Abdeckung einzukapseln, wobei die (e-v) -Löschsubstanz in der Abdeckung eingeschlossen wird und dann innerhalb der Abdeckung vorhanden ist. Die Abdeckung kann dabei • insbesondere auch eine Kavität bilden, in welchem die (e- v) -Löschsubstanz vorhanden ist. Die in der Kavität eingeschlossene (e-v) -Löschsubstanz kann dann teilweise auch in die organische funktionelle Schicht eindiffundieren. Ebenfalls ist es möglich, daß der in der organischen elektrolumineszenten Schicht entstehende Singulett- Sauerstoff in die Kavität und somit zu der (e-v)- Löschsubstanz hindiffundiert und dort deaktiviert wird, so daß sich im gesamten Bauteil ein Gleichgewicht aus Grundzustands- und Singulett-Sauerstoff einstellt, der für das Bauteil unschädlich ist oder zumindest die Menge des im Bauteil vorhandenen Singulett-Sauerstoffs reduziert.
Weitere Möglichkeiten direkt oder über Diffusion (e-v)- Löschsubstanzen in das Bauteil einzubringen sind:
• Einlagerung in eine strukturierte Isolations- oder Widerstandsschicht zwischen den beiden Elektrodenschichten, welche zur lokalen Unterbrechung oder Abschwächung des Stromflusses dient, um strukturierte Leuchtflächen zu schaffen,
• Vorsehen einer sogenannten "black-matrix"-Maskierung mit der (e-v) -Löschsubstanz zur Abdeckung der Kathodenreflexionen zwischen den Pixeln eines. OLED- Displays innerhalb- der Bauteilschichten,
• Einlagerung der (e-v) -Löschsubstanz in Abriß-Stege, • beispielsweise in Form von Strukturen mit pilzförmigem Querschnitt, typischerweise aus Photolack, wie sie zur Kathodenstrukturierung bei der Herstellung von OLED- Displays eingesetzt werden.
Auch kann gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung eine Sperrschicht mit einer (e-v) -Löschsubstanz aufgebracht werden, welche die organische elektrolumineszente Schicht schützt.- Diese kann zusätzlich auch noch als Barriere wirken, um etwa das Eindringen weiteren Sauerstoffs oder auch von Feuchtigkeit zu verhindern oder wenigstens zu verlangsamen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen eine (e-v) -Löschsubstanz außerhalb der organischen elektrolumineszenten Schicht.in das Bauelement eingebracht ' wird, sehen vor, ein Substrat zu verwenden, welches eine
(e-v) -Löschsubstanz enthält oder bei welchem eine Folie mit einer (e-v) -Löschsubstanz aufgebracht wird. Auch hier kann die Folie oder das Substrat Singulett-Sauerstoff neutralisieren, der in das Substrat oder die Folie hinein- oder hinausdiffundiert. ' Für einen wirksamen Schutz der organischen funktionellen Schicht kann dabei die Folie oder das Substrat mit der zumindest einen organischen elektrolumineszenten Schicht in Kontakt stehen, um Diffusionswege bis zu einer Neutralisierung des Singulett- Sauerstoffs zu reduzieren.
Organische Bauelemente weisen vielfach auch Verklebungen auf, beispielsweise, um eine Verkapselung mit einem Substrat des Bauelements zu verbinden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht dabei vor, daß zur Verklebung zumindest eines Teils auf das Substrat ein Kleber verwendet wird, der eine (e-v) -Löschsubstanz enthält. Eine solche Weiterbildung bietet unter anderem den Vorteil, daß auch (e-v)- Löschsubstanzen verwendbar sind, die, wenn sie innerhalb der funktionellen Schicht angeordnet wären, die
Eigenschaften der organischen funktionellen Schicht nachteilig beeinflussen würden.
• Um den Einfluß der (e-v) -Löschsubstanz auf die organische funktionelle Schicht möglichst gering zu halten, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die HOMO- und LUMO-Zustände der Moleküle der (e-v) -Löschsubstanz einen höheren energetischen Abstand als die HOMO- und LUMO-Zustände der aktiven Moleküle der organischen elektrolumineszenten Schicht aufweisen. Es kann auch eine (e-v) -Löschsubstanz in Form von Partikeln eingebracht werden. Die Partikel können sehr klein sein und somit auch insbesondere Nanopartikel umfassen. Als Partikel werden im Sinne der Erfindung nicht nur feste Partikel, sondern auch flüssige oder gelartige Tröpfchen verstanden, die beispielsweise dispergiert oder emulgiert sind. Die Partikel können aus der (e-v) -Löschsubstanz selbst bestehen, oder diese enthalten, beispielsweise an deren Oberfläche oder OH-Gruppen an der Oberfläche besitzen.
Vorteilhaft können auch noch weitere Maßnahmen zum Schutz des organischen elektrolumineszenten Bauelements vor der Einwirkung von Sauerstoff und anderen reaktiven Substanzen vorgesehen werden. Ein weiterer wirksamer Schutz ist dabei ein Gettermaterial für- Wasser und/oder Sauerstoff.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die ■ Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche
Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines als OLED ausgebildeten erfindungsgemäßen organischen elektrolumineszenten Bauelements,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als OLED ' ausgebildeten erfindungsgemäßen organischen elektrolumineszenten Bauelements, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit strukturierte
Widerstandsschicht, welche die (e-v)-
Löschsubstanz enthält, Fig. 4 ein schematisches Zustandsdiagramm mit HOMO- und LUMO-Zuständen der aktiven Moleküle der organischen Schicht und der (e-v) -Löschsubstanz, Fig. 5 eine Variante des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels mit einer die (e-v)-
Löschsubstanz enthaltenden Folie, und
Fig. 6 einen in die organische funktionelle Schicht eingebetteten Partikel mit einer (e-v)- Löschsubstanz .
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten organischen elektrolumineszenten Bauelements, beziehungsweise einer - OLED.
Der Schichtaufbau einer OLED, wie sie. in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, sowie die geeigneten Materialien sind dem Fachmann bekannt. Allgemein umfaßt eine OLED typischerweise eine Schichtfolge mit einer organischen elektrolumineszenten Schicht mit einem organischen elektrolumineszenten Material, welches zwischen zwei Elektrodenschichten der Schichtfolge angeordnet ist.
Zusätzlich können zwischen den Elektrodenschichten weitere funktionelle Schichten vorgesehen werden, um unter anderem die Quanteneffizienz der OLED zu steigern. Beispielsweise wird vielfach eine sogenannte Lochtransportschicht eingesetzt, um die unterschiedlichen Beweglichkeiten von injizierten Löchern und Elektronen auszugleichen.
Das Bauelement 1 umfaßt ein Substrat 3 mit Seiten 31, 32, auf welchem eine transparente Elektrodenschicht 7 abgeschieden ist. Als transparente Elektrodenschicht 7 kommt beispielsweise das leitfähige transparente Indium- Zinn-Oxid in Frage. Auf die mit der Elektrodenschicht 7 beschichtete Seite 31 des Substrats ist eine organische elektrolumineszente Schicht 5 mit einer organischen elektrolumineszenten Substanz abgeschieden. Die Schicht 5 kann beispielsweise eine Polymerschicht sein, die mittels Flüssigbeschichtung aufgebracht wird. Ebenso kann die organische elektrolumineszente Schicht 5 aber auch aufgedampft werden. Wie oben erwähnt, können noch weitere funktionelle Schichten in der Schichtfolge zwischen den Elektrodenschichten 7, 9 vorhanden sein. Diese sind dem Fachmann bekannt und zum Zwecke der Übersichtlichkeit in Fig. 1 nicht dargestellt.
Auf der mit erster Elektrodenschicht 7 und organischer elektrolumineszenter Schicht 5 versehenen Seite 31 des Substrats wird eine weitere Elektrodenschicht 9 aufgebracht. Die Elektrodenschicht 9 ist bevorzugt eine Metallschicht, die eine sich von der ersten Elektrodenschicht 7 unterscheidende elektronische Austrittsarbeit aufweist. Günstig ist es, für die Elektrodenschicht 9 ein Material mit einer Austrittsarbeit zu wählen, die niedriger als die Austrittsarbeit der ersten Elektrodenschicht 7 ist. Geeignete Materialien sind unter anderem Aluminium, Barium oder Calzium. Weitere Materialien sind dem Fachmann bekannt. Die Schichtfolge kann aber auch invers ausgelegt sein, wobei eine transparente Abdeckung auf dem Substrat vorgesehen wird, durch welche das erzeugte , Licht austreten kann.
Aufgrund der unterschiedlichen Austrittsarbeiten werden von der einen Elektrodenschicht ausgehend Löcher in besetzte
Zustände der organischen elektrolumineszenten Substanz der Schicht 5 und von der anderen Elektrodenschicht ausgehend Elektronen in unbesetzte Zustände injiziert, welche dann in den elektrolumineszenten Molekülen unter Elektrolumineszenz rekombinieren. Die geeigneten elektrolumineszenten Materialien sind typischerweise Sauerstoffempfindlich. Ebenso kann auch die Elektrodenschicht 9 oxidieren. Um die empfindlichen Schichten 5, 9 zu schützen, ist bei dem in Fig, 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Abdeckung 11 mit dem Substrat 3 unter Bildung von Klebestellen oder
Verklebungen 13 aufgeklebt. Die Abdeckung 11 schließt dabei eine Kavität 12 ein. Als weitere Schutzmaßnahme für die Schichten 5, 9 ist außerdem innerhalb der Kavität 12 an der Abdeckung 11 ein Gettermaterial 15 für Wasser und/oder Sauerstoff vorhanden. Als Gettermaterial 15 ist unter anderem Calziumoxid geeignet. Weitere Abdeckungsmethoden und -ausführungen sind dem Fachmann bekannt.
Erfindungsgemäß ist in dem als OLED ausgebildeten organischen Bauelement 1 außerdem noch eine (e-v)-
Löschsubstanz 4 für Singulett-Sauerstoff vorhanden. Die Löschsubstanz 4 kann insbesondere, wie in Fig. 1 gezeigt, in der funktionellen Schicht 5 vorhanden sein. Eine Möglichkeit zum Einbringen in die Schicht 5 ist, bei einer Flüssigbeschichtung der Seite 31 des Substrats 1 die (e-v)- Löschsubstanz 4 einfach in der aufzubringenden polymeren oder dendrimeren Lösung mitzulösen und zusammen mit der oder den anderen Komponenten der Schicht aufzubringen. Eine andere Möglichkeit ist, bei einer aufgedampften Schicht 5 die (e-v) -Löschsubstanz 4 durch Coverdampfung zusammen mit den aktiven Molekülen -bei einer OLED also insbesondere den, elektrolumineszenten Molekülen- der funktionellen Schicht 5 abzuscheiden.
Eine weitere Möglichkeit zum Einbringen der (e-v) - Löschsubstanz 4 in die funktionelle Schicht 5, die alternativ oder zusätzlich vorgesehen werden kann, ist, die (e-v) -Löschsubstanz 4 innerhalb der Abdeckung 11, welche die funktionelle organische Schicht 5 verkapselt, einzubringen. Die Löschsubstanz 4 ist dann in der durch die Abdeckung gebildete Kavität 12 vorhanden. Weisen die Moleküle der Löschsubstanz 4 eine hinreichend kleine Molmasse auf, so können die Moleküle in ausreichender Menge auch in die funktionelle Schicht 5 unter Einstellung eines Gleichgewichtsdampfdrucks hineindiffundieren.
Die (e-v) -Löschsubstanz kann auch in einer separaten Schicht vor oder nach dem Aufbringen der elektrolumineszenten Schicht 5 aufgebracht werden. Aus dieser separaten Schicht kann die Löschsubstanz 4 dann zumindest teilweise in die organische elektrolumineszente Schicht 5 eindiffundieren. Dabei kann sich die separate Schicht auch vollständig auflösen.
Auch kann, wie in Fig. 1 dargestellt, die (e-v)- Löschsubstanz 4 alternativ oder zusätzlich in der
Verklebung 13 vorhanden sein, beispielsweise indem beim Aufkleben der Abdeckung 11 ein die Löschsubstanz 4 enthaltender Kleber verwendet wird.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen organischen elektrolumineszenten Bauelements 1 dargestellt. Das Bauelement 1 kann ebenso wie das in Fig. 1 gezeigte Bauelement eine Abdeckung 11 aufweisen. Die Abdeckung oder andere Verkapselungen sind jedoch zum Zwecke der Übersichtlichkeit in Fig. 2 weggelassen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf der leitfähigen transparenten Elektrodenschicht 7 zusätzlich eine leitfähige Sperrschicht 17 für die funktionelle organische Schicht 5 aufgebracht. Zwischen den Elektrodenschichten 7 und 9 ist außerdem noch eine Lochtransportschicht 19 als weitere funktionelle Schicht vorhanden, wie sie vielfach in OLEDs verwendet wird, um die Quanteneffizienz zu steigern. Indium-Zinn-Oxid als transparente leitfähige Elektrodenschicht 7 gibt im Laufe der Zeit Sauerstoff ab. Die Sperrschicht dient dabei als Sauerstoffbarriere, um das Eindringen von Sauerstoff in die funktionellen Schichten 5 und 19 zu verhindern oder zu verlangsamen. Um den Schutz der organischen funktionellen Schicht 5 und/oder der Lochtransportschicht 19 zu verbessern, ist bei diesem Ausführungsbeispiel außerdem vorgesehen, daß die Sperrschicht 17 eine (e-v) -Löschsubstanz enthält.
Zusätzlich kann auch hier, wie in Fig. 2 gezeigt, eine (e- v) -Löschsubstanz auch in der organischen elektrolumineszenten Schicht 5 eingebracht sein.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen organischen Bauelements 1 umfaßt zusätzlich eine lateral strukturierte Isolations- oder Widerstandsschicht 35 zwischen den Elektrodenschichten 7 und 9. Die Schicht 35 ist derart lateral, also entlang der Substratoberfläche strukturiert, daß sie die darunterliegende Oberfläche in Bereichen 37 bedeckt und in Bereichen 39 freiläßt. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel bedeckt die Schicht 35 die Oberfläche der Elektrodenschicht 7. Mittels der Isolations- oder Widerstandsschicht 35 wird der Stromfluß zwischen den Elektrodenschichten 7, 9 in den bedeckten Bereichen 37 unterbrochen oder zumindest abgeschwächt. Dementsprechend wird in diesen Bereichen die elektrolumineszente Schicht 5 nicht oder schwächer angeregt, so daß diese Bereiche 37 bei Betrieb dunkel oder dunkler bleiben. Damit wird eine strukturierte Leuchtfläche geschaffen werden. Auf diese Weise können beispielsweise Informationen, wie Schriftzüge, Symbole und Logos dargestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist insbesondere die (e-v) -Löschsubstanz 4 in der Isolations- oder Widerstandsschicht 35 eingebracht. Diese kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, nachdem die organische elektrolumineszente Schicht 5 aufgebracht wurde, auch in die Schicht 5 zumindest teilweise hineindiffundieren, um so auch in dem oder den Bereichen 39 wirksam zu sein und die organischen Substanzen der Schicht 5 in diesen Bereichen vor Degradierung durch Singulett-Sauerstoff zu schützen.
Die Auswahl geeigneter (e-v) -Löschsubstanzen erfolgt vorteilhaft auch anhand der Abstände der elektronischen Zustände der aktiven Moleküle und der Moleküle der (e-v)- Löschsubstanz . Fig. 4 zeigt zur Verdeutlichung ein schematisches Zustandsdiagramm. Die durchgezogenen Linien stellen jeweils das höchste besetzte Molekülorbital ("HOMO") und das niedrigste unbesetzte Molekülorbital ("LUMO") der aktiven Moleküle dar. Die gestrichelten Linien kennzeichnen den HOMO- und LUMO-Zustand der Moleküle der (e-v) -Löschsubstanz. Um den Einfluß auf die elektrischen und/oder elektrooptischen Eigenschaften der aktiven Schicht möglichst klein zu halten, wird die (e-v) -Löschsubstanz so ausgewählt, daß', wie im Diagramm gezeigt, die HOMO- und LUMO-Zustände der Moleküle der (e-v) -Löschsubstanz einen höheren energetischen Abstand als die HOMO- und LUMO- Zustände der aktiven Moleküle der organischen funktionellen Schicht aufweisen.
Liegen die LUMO-Zustände der Moleküle der (e-v)- Löschsubstanz zu tief, können sie als Fallenzustände für Elektronen wirken, welche die Schicht durchfließen. Ebenso können energetisch zu hoch liegende HOMO-Zustände der Moleküle der (e-v) -Löschsubstanz als Fallen für Löcher wirken. In beiden Fällen kann beispielsweise der Stromfluß durch die Schicht nachteilig beeinflusst werden. Auch kann es in einer elektrolumineszenten organischen Schicht 5, wie sie in den Ausführungsbeispielen der Fi-g. 1 und 2 vorhanden ist, durch diese Fallenwirkung zu einer Dämpfung der Elektrolumineszenz und damit zu einer Erniedrigung der Quanteneffizienz kommen.
Um ein effizientes Quenchen von Singulett-Sauerstoff zu erreichen, wird die (e-v) -Löschsubstanz weiterhin bevorzugt so gewählt, daß sie Moleküle mit zumindest einer funktionelle Gruppe mit einem terminalen Oszillator enthält, dessen Schwingungsenergie der Fundamentalschwingung oder eines Obertons der Streckschwingung gleich dem Energieunterschied zwischen dem
02(alΔg)- und dem 02 (X^∑~g) -Zustand molekularem Sauerstoffs ist oder dessen Schwingungsenergie von diesem Energieunterschied um höchstens 37%, bevorzugt höchstens 10% abweicht.
Diese Bedingung wird insbesondere von Molekülen erfüllt, die zumindest eine Hydroxyl-Gruppe enthalten. Geeignet sind diesbezüglich weiterhin auch noch Moleküle mit zumindest einer NH- oder NÜ2-Gruppe, oder C-H-Bindungen, wobei eine N-H-Bindung oder C-H-Bindung im Vergleich zu einer O-H- Bindung als terminaler Oszillator jedoch eine geringere Deaktivierungs-Effizienz zeigen. Die Energien der Streckschwingung liegen bei E= 2960 cm"1 für eine C-H, E=3355 cm"1 für eine N-H- und 3755 cm"1 für eine 0-H- Bindung.
Geeignete Substanzen mit derartigen terminalen 0-H-, C-H- oder N-H-Oszillatoren sind unter anderem: -ein- oder mehrwertige Alkohole, beispielsweise Ethanol, Ethylenglykol, Glyzerin, Cyclohexanol;
-Kohlehydrate, zum Beispiel Mono-, Di- und Trisaccharide; -Cellulosederivate und/oder Stärkederivate, beispielsweise Zellglas; -Glycerinmonooleate, beispielsweise Glycerinmonooleat, Glycerinmonooricinoleat, Glycerinmonostearat; -Aminoalkohole; -Polyamine; -Polyamide.
Cellulosederivate, Stärkederivate, Polyamine und Polyamide sind außerdem Beispiele für eine (e-v) -Löschsubstanz, die ein Hydroxygruppen oder NH- oder NH2~Gruppen aufweisendes Polymer umfassen. Derartige (e-v) -Löschsubstanzen können beispielsweise in Form einer Folie oder eines Substrats für die organische funktionelle Schicht im organischen Bauelement verwendet werden. So kann beispielsweise das Substrat 3 der in den Fig. 1 oder 2 gezeigten Ausführungsbeispiele ein solches Polymer umfassen.
Ein Ausführungsbeispiel mit einer Folie mit einer polymeren (e-v) -Löschsubstanz zeigt Fig. 5. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Variante der in Fig. 1 dargestellten OLED. Die Schichten 5, 7, 9 dieses organischen Bauelements sind mit einer innerhalb der Abdeckung 11 angeordneten Folie 29 aus polymerer (e-v)- Löschsubstanz abgedeckt. Die Folie 29 kann dabei beispielsweise wie in Fig. 5 gezeigt, mit den Verklebungen 13 fixiert sein. Als (e-v) -Löschsubstanz 4 für die Folie kann unter anderem .Polyimid, Polyamid oder ein Stärke- oder Cellulosederivat, wie etwa Zellglas verwendet werden. Zusätzlich kann auch (e-v) -Löschsubstanz in der Verklebung 13 und/oder der Kavität -vorhanden sein.
Anders als in Fig. 5 dargestellt, kann das organische Bauelement auch so aufgebaut werden, daß die Folie 29 oder das Substrat mit der (e-v) -Löschsubstanz mit der organischen elektrolumineszenten Schicht 5 in Kontakt ist. Es ist auch möglich, eine (e-v) -Löschsubstanz in Form von Partikeln einzusetzen. Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine solche (e-v) -Löschsubstanz in Partikelform. Die (e-v)- Löschsubstanz 4 dieses Ausführungsbeispiels umfaßt
Nanopartikel 41, welche in die organische funktionelle Schicht 5 eingebettet sind. Die Nanopartikel 41 umfassen Moleküle 42 mit einem durch einen Strich symbolisierten unpolaren Ende 43 und einer oder mehreren durch einen Kreis symbolisierten Hydroxylgruppen am anderen Ende des Moleküls 42. Beispiele für solche Moleküle sind unter anderem einwertige Alkohole, wie Ethanol, Propanol oder Hexanol.
Hydroxylgruppen erhöhen die Polarität des Moleküls 42, wodurch sich im allgemeinen die Löslichkeit in einer organischen, unpolaren Umgebung verschlechtert. Andererseits sind Hydroxylgruppen hervorragend als terminale Oszillatoren geeignet, um Singulett-Sauerstoff zu deaktivieren, beziehungsweise in den Triplett-Grundzustand zu überführen.
In Form von Partikeln, wie sie beispielhaft in Fig. 6 gezeigt wird, können nun auch Moleküle mit schlechter Löslichkeit in eine organische funktionelle Schicht eingebettet werden. Dabei zeigen die unpolaren Reste 43 der Moleküle 42 im Partikel nach außen, so daß die polaren OH- Gruppen im Inneren der Partikel 41 liegen. Auf diese Weise können im Inneren der Partikel 41 sogar weitere Moleküle 45 der (e-v) -Löschsubstanz eingebettet werden, die isoliert aufgrund" der hohen Zahl von polaren OH-Gruppen nur schlecht oder gar nicht in der aktiven organischen Schicht 5 löslich sind.
Der Singulett-Sauerstoff wird bei diesem Ausführungsbeispiel vor allem während des Hindurchdiffundierens durch die Nanopartikel 41 stoßinduziert deaktiviert.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden.
Bezugs zeichenliste :
I Organisches Bauelement
3 Substrat
4 (e-v) -Löschsubstanz
5 organische funktionelle Schicht
7 leitfähige transparente Elektrodenschicht
9 Elektrodenschicht
II Abdeckung
12 Kavität
13 Verklebung
15 Gettermaterial
17 Sperrschicht
19 Lochtransportschicht
21 Siθ2-Isolationsschicht 3, 25 Elektroden 7 Isolationsschicht
29 Polymerfolie 1,32 Seite von 3 5 lateral strukturierte Isolationsschicht 7 von 35 bedeckter Bereich 9 von 35 nicht bedeckter Bereich 1 Nanopartikel 2, 45 Moleküle von 4, 41 3 unpolares Ende von 42, 4 Hydroxy-Gruppe

Claims

Patentansprüche
1. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement mit zumindest einer organischen funktionellen Schicht, gekennzeichnet durch eine (e-v) -Löschsubstanz für Singulett-Sauerstoff
2. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Molekulargewicht der (e-v) -Löschsubstanz kleiner als 528 g/Mol, bevorzugt kleiner als 374 g/Mol, besonders bevorzugt kleiner als 178 g/Mol ist.
3. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz Moleküle mit zumindest einer funktionellen Gruppe mit einem terminalen Oszillator mit einer Schwingungsenergie der Fundamentalschwingung oder eines Obertons der Streckschwingung enthält, welche gleich dem
Energieunterschied zwischen dem 02^1Ag)- und dem
02 (χ3∑~g) -Zustand molekularem Sauerstoffs ist oder dessen Schwingungsenergie von diesem Energieunterschied um höchstens 37%, insbesondere mit n<=2, bevorzugt um höchstens 10% abweicht.
4. Organisches elektrolumineszentes Bauelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz Moleküle mit zumindest einer funktionellen Gruppe mit einem terminalen Oszillator mit einer Schwingungsenergie der eines Obertons der Streckschwingung mit n<=3 enthält, welche gleich dem Energieunterschied zwischen dem 02(a^Δg)- und dem O2 (X^∑~g) -Zustand molekularem
Sauerstoffs ist oder dessen Schwingungsenergie von diesem Energieunterschied um höchstens 37%, bevorzugt höchstens 10% abweicht.
5. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz organische Moleküle mit zumindest eine Hydroxyl-Gruppe enthält.
6 . Organisches Bauelement elektrolumineszierendes gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß die ( e-v) -Löschsubstanz Moleküle mit zumindest einer NH- oder NH2-Gruppe enthält .
7. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz ein Hydroxygruppen oder NH- oder NH2~Gruppen aufweisendes Polymer umfaßt.
8. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz zumindest eine der Stoffe einen ein- oder mehrwertigen Alkohol, ein Kohlehydrat enthält.
9. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz in der funktionellen Schicht vorhanden ist.
10. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz innerhalb einer Abdeckung, welche die zumindest eine funktionelle organische Schicht verkapselt, vorhanden ist.
11. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sperrschicht mit einer (e- v) -Löschsubstanz .
12. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verklebung mit einer
Substanz, die aus einer (e-v) -Löschsubstanz besteht oder diese beinhaltet.
13. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Partikel, insbesondere Nanopartikel, welche eine (e-v) - Löschsubstanz zumindest an der Oberfläche enthält.
14. Organisches elektrolumineszentes Bauelement, gekennzeichnet durch eine lateral strukturierte Isolations- oder Widerstandsschicht zwischen den Elektrodenschichten des Bauelements, wobei die Isolations- oder Widerstandsschicht die (e-v)- Löschsubstanz enthält.
15. Organisches Bauelement gemäß einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die HOMO- und LÜMO-Zustände der Moleküle der (e-v) -Löschsubstanz einen höheren energetischen Abstand als die HOMO- und LUMO-Zustände der aktiven Moleküle der organischen funktionellen Schicht aufweisen.
16. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz eine Folie oder eine Substrat für die. organische funktionelle Schicht umfaßt.
17. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder das Substrat mit der zumindest einen funktionellen organischen Schicht in Kontakt ist.
18. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz in einer Konzentration von höchstens 5 Gewichtsprozent der aktiven Substanz der organischen funktionellen
Schicht, bevorzugt höchstens 1 Gewichtsprozent in der organischen funktionellen Schicht vorhanden ist.
19. Organisches elektrolumineszierendes Bauelement gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine (e-v) -Löschsubstanz in Form von Partikeln.
20. Organisches Bauelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gettermaterial für Wasser oder Sauerstoff.
21. Organisches elektrolumineszentes Bauelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz organische Moleküle mit zumindest einer Hydroxygruppe enthält, wobei das Verhältnis von Gesamt-Molmasse dieser Moleküle zur Molmasse der Hydroxygruppen höchstens 5 zu 1, bevorzugt höchstens 3.5 zu 1 beträgt.
22. Verfahren zur Herstellung eines organischen elektrolumineszenten Bauelements, insbesondere eines organischen elektrolumineszenten Bauelements gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem auf einem Substrat eine Schichtfolge mit zwei Elektrodenschichten und zumindest einer elektrolumineszenten Schicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schichtfolge oder in Kontakt mit dieser eine (e-v) -Löschsubstanz eingebracht wird.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszente Schicht auf dem Substrat mittels Beschichtung aus der Flüssig- oder Gelphase, insbesonere Spin Coating, Tauch- oder
Rinnenbeschichten, oder einer Drucktechnik, insbesondere Ink-Jet Printing, Siebdruck oder Flexodruck aufgebracht wird.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz in einer Beschichtungslösung gelöst und zusammen mit den aktiven elektrolumineszenten Molekülen oder deren Ausgangsstoffen als elektrolumineszente Schicht auf dem Substrat aufgebracht wird.
25. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine organische elektrolumineszente Schicht durch Aufdampfen abgeschieden wird.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz durch Coverdampfung zusammen mit den aktiven Molekülen der elektrolumineszenten Schicht abgeschieden wird.
27. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die elektrolumineszente Schicht in einer Abdeckung eingekapselt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz in der Abdeckung eingeschlossen wird.
28. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrschicht aufgebracht wird, welche eine (e-v) -Löschsubstanz enthält.
29. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem ein Substrat verwendet wird, welches eine (e- v) -Löschsubstanz enthält oder bei welchem eine Folie mit einer (e-v) -Löschsubstanz aufgebracht wird.
30. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem zumindest ein Teil auf das Substrat aufgeklebt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kleber mit einer (e-v) -Löschsubstanz verwendet wird.
31. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz in die zumindest eine elektrolumineszente Schicht hineindiffundiert.
32. Verfahren gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz in einer separaten Schicht vor oder nach dem Aufbringen der elektrolumineszenten Schicht aufgebracht wird.
33. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine (e-v) -Löschsubstanz eingebracht wird, die Moleküle mit zumindest einer Hydroxy-Gruppe oder mit zumindest einer NH- oder NH2- Gruppe enthält.
34. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine (e-v) -Löschsubstanz eingebracht wird, die einen Alkohol enthält.
35. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine (e-v) -Löschsubstanz eingebracht wird, die ein Hydroxygruppen oder NH- oder NH2-Gruppen aufweisendes Polymer umfaßt.
36. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (e-v) -Löschsubstanz in Form von Partikeln eingebracht wird.
37. Verwendung von (e-v)-Löschsubstanzen, insbesondere mit einem Molekulargewicht von kleiner als 528 g/Mol in organischen elektrolumineszierenden Bauelementen.
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