WO2011039277A2 - Optoelektronisches organisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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David Hartmann
Arvid Hunze
Ralf Krause
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Definitions

  • optoelectronic organic devices is that on the surface of the electrodes, which in the interior of the
  • Impurities can be attached, or the surface may, for example, metal tips. This can be, for example, the cause of possible local short circuits or local high-impedance current paths in the component.
  • a previously used way of solving this problem is to subject the surface to a very expensive purification process.
  • Another approach is to place a thick layer over the electrode
  • An object of embodiments of the invention is to provide an opto-electronic organic device in which the statistical dispersion in the current-voltage characteristic in a plurality of these
  • Component are the subject of more dependent
  • Optoelectronic organic device comprising:
  • a first planarization layer which is arranged on the first electrode
  • Planarization layer is arranged
  • Injection layer is arranged,
  • the first electrode is an anode for the energy levels:
  • EF _ EHOMO in. ⁇ EF-EHOMO, Plan, and Ep-EnoMo, in. ⁇ Ep-EnoMo, Funk, or in the case that the first electrode is a cathode for the energy levels:
  • E F for the Fermi energy
  • E HOMO for the energy of the highest occupying energy level of each layer
  • E LUMO for the energy of the lowest unoccupied
  • Energy levels of each layer is.
  • the first electrode is an anode for the energy levels: EF _ EHOMO, in. ⁇ EF-EHOMO, Plan, and Ep-EnoMo, in. ⁇ Ep-EnoMo, Funk, or in the case that the first electrode is a cathode for the energy levels:
  • Charge carriers which are emitted by the first electrode during operation of the optoelectronic organic component migrate through the first planarization layer into the first injection layer. Due to the energy levels, a potential well forms in the first injection layer in which the charge carriers can collect. By this formed by the potential well of the injection layer internal reservoir, which is within the optoelectronic organic device, ie between the two
  • Electrodes of the device can thus be local
  • Carrier transport within the device can be any suitable Carrier transport within the device.
  • the potential pot is a kind of source for
  • Charge carrier which is capable during the operation of the device charge carriers in a constant amount of a defined area to the subsequent organic Submit functional layer.
  • Impurities or metal tips on the insides of the electrodes stable charge transport can be achieved in the device.
  • the first electrode is an anode for the energy levels:
  • the first electrode is a cathode for the energy levels:
  • the height of the "sidewalls" of the potential well can be determined by means of an appropriate tuning of the energy levels
  • Injection layer for injection in the following
  • Carriers can be achieved.
  • the height of the side walls can thus also be used to set the "capacity" of charge carriers of the potential well.
  • the charge carriers emitted by the first electrode are accumulated in the first injection layer. This means that the charge carrier density in the operation of the optoelectronic organic component in the injection layer is higher than in its directly adjacent layers.
  • the charge carriers accumulated in the first injection layer are injected into the subsequent layer.
  • the injection of the accumulated charge carriers into the subsequent layer ensures that the subsequent layer is continuously and constantly supplied with the charge carrier, whereby the charge transport in the component is stabilized.
  • the resistance of the planarization layer is preferably in the range of the resistance of the planarization layer
  • the first injection layer has a layer thickness of 1 to 20 nm.
  • the range of 1 to 3 nm is preferred. Even a very thin injection layer can be significant Stabilization of the carrier transport contribute. This has the advantage of being on the already thicker
  • Another preferred range is 3 to 20 nm
  • the first injection layer is doped.
  • Electrode is an anode, the first injection layer is preferably p-doped. In the event that the first
  • Electrode is a cathode, is the injection layer
  • Charge carrier transport or the carrier accumulation in the injection layer can be improved.
  • the first injection layer comprises a matrix material selected from: Alq 3 (LUMO -3, leV), BCP (LUMO -2.9 eV), Bphen (LUMO -2.9 eV), NTCDA (LUMO -4.0 eV), ZnPc, THAP (LUMO -4.6 eV).
  • the matrix material is n-doped with one of the following substances: Li, Cs, BEDT-TTF, pyronine B chloride, Cs 2 C0 3 , Ru (terpy) 2 , CoCp 2 .
  • “LUMO” stands for the lowest unoccupied
  • the first injection layer comprises a substance selected from: 4, 4 ', 4 "-tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino) triphenylamine,
  • Phthalocyanine-copper complex 4, 4 ', 4 "-tris ( ⁇ -3-methylphenyl-N-phenyl-amino) triphenylamine, ⁇ , ⁇ '-bis (naphthalen-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis ( phenyl) benzidine, 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, -diphenylamine) - 9,9'-spirobifluorene, di- [4- (N, -ditolylamino) -phenyl] cyclohexane, ⁇ , ⁇ '-bis (3-methylphenyl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) benzidine.
  • the following table shows the energy levels of the highest occupied molecular orbitals (HOMOs) of the respective substances.
  • HOMOs ⁇ , ⁇ '-bis (3-methylphenyl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) -5.57 eV benzidine
  • the location of the HOMOs can, for example, by means of
  • Cyclic voltammetry can be determined.
  • the first injection layer comprises a substance selected from:
  • PEDOT PSS, poly (9-vinylcarbazole), poly (N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) benzidine, poly (3-hexylthiophene), polyaniline.)
  • HOMO HOMO ranges are given for three of these substances:
  • the exact energy level value of the individual layers can be set via the respective doping thereof.
  • the same matrix material can be used for the first injection layer and the first planarization layer whose exact energy levels can be adjusted, for example, by means of a dopant.
  • the first planarization layer comprises a substance selected from: PEDOT: PSS, PEDOT based materials, poly (9-vinylcarbazole), poly (N, N'-bis (4-butylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) benzidine, poly (3-hexylthiophene), polyaniline.
  • the first planarization layer comprises an inorganic
  • Planarization layer This may have a substance selected from: InO, GaO, ZnO, SnO, MoO, VO, SbO, Bio, ReO, TaO, WO, NbO, NiO.
  • Injection layer and organic functional layer are injection layer and organic functional layer.
  • the listed substances can also be well on the electrode as a planarization layer or on the
  • the first planarization layer is arranged directly on the first electrode.
  • the first planarization layer has a thickness that is greater than the height of unevenness on the first electrode. This makes it possible to compensate for the unevenness on the first electrode by means of the first planarization layer.
  • the optoelectronic organic component additionally comprises:
  • a second planarization layer which is arranged between the second electrode and the organic functional layer
  • both electrodes each have a planarization layer and between the two
  • Planarizing layers and the organic functional layer is arranged in each case an injection layer.
  • both the emission of electrons from the cathode and the delivery of holes from the anode to the organic functional layer are each by an injection layer
  • Such an embodiment thus has a particularly stable charge carrier transport.
  • electroluminescent device This may be, for example, an organic compound
  • the layer stack which can form an OLED, comprises an anode as well as a cathode. Of these, holes or electrodes are emitted by applying a voltage, which migrate in the direction of the respective other electrode.
  • the charge carriers migrate here
  • the excitons can be phosphors that are found in the
  • the OLED may comprise an organic functional layer, which may be, for example, a
  • At least one further embodiment of the invention relates to a method for producing an optoelectronic organic component. In an embodiment for producing a
  • optoelectronic organic device comprises the
  • the first electrode is an anode for the energy levels:
  • EF _ EHOMO in. ⁇ EF-EHOMO, Plan, and Ep-EnoMo, in. ⁇ Ep-EnoMo, Funk, or in the case that the first electrode is a cathode for the energy levels:
  • E F for the Fermi energy
  • E H OMO for the energy of the highest occupying energy level of each layer
  • E LU MO for the energy of the lowest unoccupied
  • the method can have features and steps by which an optoelectronic organic component having one or more of the aforementioned features can be produced.
  • the first planarization layer can be applied in process step B) to the first electrode by means of vapor deposition or by means of a wet chemical process. Through the first planarization layer
  • the first planarization layer is applied with a thickness such that it encloses and covers metal tips of the electrode, which are provided, for example, by a
  • Injection layer as well as the organic functional layer can be applied both by vapor deposition and by means of a wet chemical process.
  • the first injection layer in method step C) is applied by means of a wet-chemical method.
  • the first planarization layer is applied in method step B) by means of a wet-chemical method.
  • the organic functional layer in method step D) is applied by means of a wet-chemical method.
  • the first injection layer, the first planarization layer and the organic functional layer may also be from the gas phase
  • this additionally comprises the method steps:
  • steps F) and G) are carried out before method step E).
  • a device which, by a method with the
  • the second injection layer is applied in method step F) by means of a wet-chemical method.
  • the second injection layer is applied in method step F) by means of a wet-chemical method.
  • the second injection layer and the second planarization layer can also be deposited from the gas phase.
  • FIGS 2a to d each show a schematic
  • FIGS. 3 a and b each show energy schemes of the layers involved in optoelectronic organic
  • FIG. 4 shows five current-voltage characteristics of
  • FIGS. 5a and b show, in a comparison, the characteristic of a component according to the invention according to an embodiment compared to a component not according to the invention with a first polymer.
  • Figures 6a and b show a comparison of the characteristic of a device according to the invention according to an embodiment compared with a non-inventive device with a second polymer.
  • the figures la to d each show an inventive embodiment in a schematic cross section.
  • the arrow 9 on the left next to the stack of layers indicates the order in which the layers are stacked on each other
  • Embodiments comprises a layer sequence comprising a first electrode 1, which on its surface
  • each of the first planarization layer 2 is followed by a first one compared to this thinner one
  • Injection layer 3 by the appropriate choice of materials for forming a potential well in the manner described in the general part.
  • the layer sequence further comprises a second electrode 5.
  • Figures 2a to d each show a schematic
  • Planarleiters Mrs 2 'and a second injection layer 3' include. These can be formed, for example, by the above-mentioned method steps F) and G).
  • the second planarization layer 2 ' is in each case between the second electrode 5 and the second
  • Injection layer 3 ' arranged.
  • the second injection layer 3 ' is in each case arranged between the second planarization layer 2' and the organic functional layer 4.
  • the organic functional layer 4 may be any organic functional layer 4.
  • charge carrier blocking or charge carrier transporting layer or a combination thereof.
  • the first and / or the second electrode 1, 5 may each independently be a sputtered, thermally evaporated or solution processed electrode.
  • FIGS. 3a and 3b respectively show the energy schemes of the first planarization layer 2 of the following first
  • In the upper half is the energy scheme before the contact training, and in the lower half each of the energy scheme after the contact formation of the individual
  • FIG. 3 a shows the respective energy levels of the highest occupied molecular orbitals (HOMOs). From the electrode, in this case the anode, the holes 7 are discharged from the left into the first planarization layer 2. Due to the contact formation of the individual layers, a potential well has in the first injection layer 3
  • HOMOs highest occupied molecular orbitals
  • FIG. 3b now shows the energy levels of the lowest unoccupied molecular orbitals (LUMOs).
  • electrons 8 are now injected into the first planarization layer 2 from the right of the electrode, in this case the cathode. Again, it comes through the appropriate selection of materials to form a potential well in the first injection layer 3, whereby the electrons 8 collect in this. The electrons 8 can now be released into the organic functional layer 4 from the potential well.
  • FIG. 4 there are five current-voltage characteristics
  • holes have the following structure: an ITO anode, a first planarization layer of 120 nm thickness, which also serves as a hole injecting layer (HIL), optionally a p-doped injection layer of 20 nm thickness, an organic functional layer of ⁇ , ⁇ '-di (naphth-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-diphenyl-benzidine (NPB) of 100 nm thickness and an Al cathode.
  • HIL hole injecting layer
  • NPB p-doped injection layer of 20 nm thickness
  • organic functional layer of ⁇ , ⁇ '-di (naphth-1-yl) - ⁇ , ⁇ '-diphenyl-benzidine (NPB) of 100 nm thickness
  • Al cathode Al cathode.
  • the components for which characteristics I and II have been included do not each include a first one
  • Components and have an injection layer For the components of the characteristic curves I and III, in each case the same polymers were chosen for the first planarization layer and the first injection layer. The same applies to the components for which the characteristic curves II and IV were included. Thus, the components for which the characteristics I and III or II and IV were recorded, respectively, only by the presence or absence of the first injection layer.
  • the component for which the characteristic V was recorded has no first planarization layer and no first injection layer. As can be seen from the figure, the
  • Planarization layer but no injection layer have quite different, whereas the characteristics of the devices with planarization layer and injection layer in the range of 1 to 7 volts almost congruent
  • FIGS. 5a and 6a are a component according to the invention, each having the following structure: an ITO anode, a first planarization layer having a thickness of 100 nm, a first injection layer having a thickness of 20 nm, an organic functional layer having a thickness of 90 nm and an Al cathode.
  • FIGS. 5b and 6b have not measured components according to the invention. Their structure has been modified compared to the components according to the invention shown in FIGS. 5a and 6a, respectively, in that instead of the
  • first planarization layer and first injection layer only a planarization layer was used, which has a thickness of 120 nm.
  • the thickness of this planarization layer thus corresponds to the sum of the layer thicknesses in the invention
  • the same polymer was used for the planarization layer. The same applies likewise to the components of FIGS. 6a and 6b.
  • the two embodiments according to the invention have one Current density of about 1 mA / cm a much lower
  • Range of typical operating voltage between 3V and 4V significantly improved process stability than the non-inventive devices without injection layer.

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Abstract

Optoelektronisches organisches Bauelement, umfassend: eine erste Elektrode (1) eine erste Planarisierungsschicht (2), welche auf der ersten Elektrode angeordnet ist, eine erste Injektionsschicht (3), welche auf der Planarisierungsschicht angeordnet ist, eine organische Funktionsschicht (4), welche auf der Injektionsschicht angeordnet ist, eine zweite Elektrode (5), welche auf der organischen Funktionsschicht angeordnet ist, wobei für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Anode handelt für die Energieniveaus gilt: EF-EHOMO,Inj. ≤ EF-EHOMO,Plan. und EF-EHOMO,Inj. < EF-EHOMO,Funk.. Oder für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Kathode handelt für die Energieniveaus gilt: ELUMO,Inj. -EF ≤ ELUMO,Plan. -EF und ELUMO,Inj.-EF < ELUMO,Funk.-EF, wobei EF für die Fermienergie, EHOMO für die Energie des höchsten besetzen Energieniveaus der jeweiligen Schicht und ELUMO für die Energie des niedrigsten unbesetzten Energieniveaus der jeweiligen Schicht steht.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches organisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2009 047 883.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Es wird ein optoelektronisches organisches Bauelement nach dem Anspruch 1 angegeben.
Ein weit verbreitetes Problem bei der Herstellung von
optoelektronischen organischen Bauelementen ist, dass auf der Oberfläche der Elektroden, welche in das Innere des
Bauelements weisen, kleine Partikel oder andere
Verunreinigungen angelagert sein können, oder die Oberfläche beispielsweise Metallspitzen aufweisen kann. Dies kann beispielsweise die Ursache für mögliche lokale Kurzschlüsse beziehungsweise lokale hochohmige Strompfade im Bauelement sein. Eine bisher genutzte Möglichkeit, dieses Problem zu beheben, besteht darin die Oberfläche einem sehr aufwändigen Reinigungsverfahren zu unterwerfen. Ein anderer Lösungsansatz liegt darin eine dicke Schicht über der Elektrode
aufzutragen, welche beispielsweise die Metallspitzen bedeckt. Bei solchen Schichten tritt allerdings das Problem auf, dass es zu statistischen Streuungen in den Strom- Spannungskennlinien kommt. Ein Grund hierfür liegt in den lokalen Schichtdickenschwankungen, welche beispielsweise durch die Verunreinigungen verursacht werden. Hieraus können sich wiederum Widerstandsschwankungen ergeben, die sich nachteilig auf die Prozessstabilität auswirken. Eine Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches organisches Bauelement bereitzustellen, bei dem die statistische Streuung in der Strom-Spannungskennlinie bei einer Vielzahl dieser
Bauelemente vermindert ist.
Die Aufgabe wird durch ein optoelektronisches organisches Bauelement nach dem Anspruch 1 gelöst. Weitere
Ausführungsformen des optoelektronischen organischen
Bauelements sind Gegenstand weiterer abhängiger
Patentansprüche .
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein
optoelektronisches organisches Bauelement, umfassend:
- eine erste Elektrode,
- eine erste Planarisierungsschicht, welche auf der ersten Elektrode angeordnet ist,
- eine erste Injektionsschicht, welche auf der
Planarisierungsschicht angeordnet ist,
- eine organische Funktionsschicht, welche auf der
Injektionsschicht angeordnet ist,
- eine zweite Elektrode, welche auf der organischen
Funktionsschicht angeordnet ist,
wobei für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Anode handelt für die Energieniveaus gilt:
EF_EHOMO, in . ^ EF-EHOMO, Plan, und Ep-EnoMo, in . < Ep-EnoMo, Funk, oder für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Kathode handelt für die Energieniveaus gilt:
ELÜMO, Inj . _EF ^ ELÜMO, Plan. _EF Und ELÜMO, Inj . _EF < ELÜMO, Funk . _EF , wobei EF für die Fermienergie, EHOMO für die Energie des höchsten besetzen Energieniveaus der jeweiligen Schicht und ELUMO für die Energie des niedrigsten unbesetzten
Energieniveaus der jeweiligen Schicht steht. Wobei vorzugsweise für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Anode handelt für die Energieniveaus gilt: EF_EHOMO, in . < EF-EHOMO, Plan, und Ep-EnoMo, in . < Ep-EnoMo, Funk, oder für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Kathode handelt für die Energieniveaus gilt:
ELÜMO, Inj . _EF < ELÜMO, Plan. _EF Und ELÜMO, Inj . _EF < ELÜMO, Funk. _EF ·
Durch die gezielte Kombination der ersten
Planarisierungsschicht mit der ersten Injektionsschicht kann die statistische Streuung in den Strom-Spannungskennlinien deutlich gesenkt werden. Durch ein gezieltes Abstimmen der Energieniveaus der ersten Planarisierungsschicht, der ersten Injektionsschicht und der organischen Funktionsschicht kommt es zur Ausbildung eines internen Reservoirs. Die
Ladungsträger, welche im Betrieb des optoelektronischen organischen Bauelements von der ersten Elektrode abgegeben werden, wandern durch die erste Planarisierungsschicht in die erste Injektionsschicht. Aufgrund der Energieniveaus bildet sich in der ersten Injektionsschicht ein Potenzialtopf aus, in dem sich die Ladungsträger sammeln können. Durch dieses durch den Potenzialtopf der Injektionsschicht gebildete interne Reservoir, welches innerhalb des optoelektronischen organischen Bauelements liegt, also zwischen den beiden
Elektroden des Bauelements, können somit lokale
Widerstandsschwankungen der Elektroden oder der
Planarisierungsschicht ausgeglichen werden. Der
Ladungsträgertransport innerhalb des Bauelements kann
hierdurch stabilisiert und eventuell auftretende Feld- und Widerstandsschwankungen können ausgeglichen werden. Der Potenzialtopf stellt gewissermaßen eine eigene Quelle für
Ladungsträger dar, die in der Lage ist während des Betriebes des Bauelements Ladungsträger in einer konstanten Menge an eine definierte Fläche an die darauf folgende organische Funktionsschicht abzugeben. Somit kann trotz möglicher
Verunreinigungen oder Metallspitzen auf den Innenseiten der Elektroden ein stabiler Ladungstransport in dem Bauelement erzielt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gilt für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Anode handelt für die Energieniveaus:
EF_EHOMO, Plan. < Ερ-Επ,ΟΜΟ, Funk. Oder
für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Kathode handelt für die Energieniveaus:
ELÜMO, Funk. _EF < ELÜMO, Plan . _EF ·
Durch eine entsprechende Abstimmung der Energieniveaus kann die Höhe der „Seitenwände" des Potenzialtopfes bestimmt werden. Diese Höhe der Seitenwände gibt energetisch den
Widerstand an, die ein Ladungsträger überwinden muss, um in die nächste angrenzende Schicht zu gelangen. Wählt man diesen Widerstand ausreichend hoch, so wird dadurch sichergestellt, dass sich im Potenzialtopf ausreichend Ladungsträger sammeln, was zur Folge hat, dass jederzeit Ladungsträger in der
Injektionsschicht zur Injektion in die darauf folgende
Schicht zur Verfügung stehen. Somit kann eine zeitlich und/oder räumlich gleichmäßige und konstante Abgabe von
Ladungsträgern erreicht werden. Über die Höhe der Seitenwände kann somit auch das „Fassungsvermögen" an Ladungsträgern des Potentialtopfes eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die von der ersten Elektrode abgegebenen Ladungsträger in der ersten Injektionsschicht akkumuliert. Das bedeutet, dass die Ladungsträgerdichte im Betrieb des optoelektronischen organischen Bauelements in der Injektionsschicht höher ist als in den zu ihr direkt benachbarten Schichten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die in der ersten Injektionsschicht akkumulierten Ladungsträger in die darauf folgende Schicht injiziert.
Die Injektion der akkumulierten Ladungsträger in die darauf folgende Schicht stellt sicher, dass die darauf folgende Schicht fortwährend und konstant mit dem Ladungsträger versorgt wird, wodurch der Ladungstransport im Bauelement stabilisiert wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gilt für die Widerstände R der ersten Planarisierungsschicht ( Rpian . ) und der ersten Injektionsschicht ( Rinj . ) , sowie für den
Grenzflächenwiderstand durch Kontakt zwischen der ersten Planarisierungsschicht und der ersten Injektionsschicht
( RKontakt , in . ) und den Grenzflächenwiderstand durch Kontakt zwischen der erster Injektionsschicht und der organischer
Funktionsschicht ( RKontakt , Funk . ) die Bedingung: RPian . + RKontakt , mj
— Rlnj . + RKontakt , Funk . ·
Hierbei liegt der Widerstand der Planarisierungsschicht vorzugsweise im Bereich des Widerstandes der
Inj ektionsschicht .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Injektionsschicht eine Schichtdicke von 1 bis 20 nm auf.
Hierbei ist der Bereich von 1 bis 3 nm bevorzugt. Bereits eine sehr dünne Injektionsschicht kann zur deutlichen Stabilisierung des Ladungsträgertransports beitragen. Dies hat den Vorteil, dass auf die bereits dickere
Planarisierungsschicht nicht nochmals eine sehr dicke Schicht aufgetragen werden muss, was eine deutliche Vergrößerung des Bauelements hinsichtlich seiner Gesamtdicke zur Folge haben würde .
Ein weiterer bevorzugter Bereich ist 3 bis 20 nm. Eine
Schicht dieser Dicke weist besonders gut
Stabilisierungseigenschaften bezüglich des Ladungstransportes auf .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Injektionsschicht dotiert. Für den Fall, dass die erste
Elektrode eine Anode ist, ist die erste Injektionsschicht vorzugsweise p-dotiert. Für den Fall, dass die erste
Elektrode eine Kathode ist, ist die Injektionsschicht
vorzugsweise n-dotiert. Durch das Dotieren der Injektionsschicht können
beispielsweise deren Energieniveaus gezielt eingestellt werden. Des Weiteren kann durch die Dotierung auch der
Ladungsträgertransport bzw. die Ladungsträgerakkumulierung in der Injektionsschicht verbessert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der
Dotierstoff ausgewählt aus: Mo02, Mo03, W03, Re03, Re207, V205. Diese Dotierstoffe werden vorzugsweise als p-Dopanden
verwendet .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Injektionsschicht eine Matrixmaterial ausgewählt aus: Alq3 (LUMO -3,leV), BCP (LUMO -2,9 eV) , Bphen (LUMO -2,9 eV) , NTCDA (LUMO -4,0 eV) , ZnPc, THAP (LUMO -4,6 eV) . Hierbei ist das Matrixmaterial mit einem der folgen Stoffe n-dotiert: Li, Cs, BEDT-TTF, Pyronin-B-chlorid, Cs2C03, Ru(terpy)2, CoCp2. Hierbei steht „LUMO" für das niedrigste unbesetzte
Molekülorbital.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Injektionsschicht einen Stoff ausgewählt aus: 4, 4', 4''- Tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino) triphenylamin,
Phthalocyanin-Kupferkomplex, 4 , 4 ' , 4 ' ' -Tris (Ν-3-methylphenyl- N-phenyl-amino) triphenylamin, Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' - bis (phenyl ) -benzidin, 2,2' , 7,7'-Tetrakis (N, -diphenylamin) - 9, 9' -spirobifluoren, Di- [4- (N, -ditolyl-amino) - phenyl] cyclohexan, Ν,Ν' -Bis ( 3-methylphenyl ) -Ν,Ν' -bis (phenyl) - benzidin.
In der nachfolgenden Tabelle sind die Energieniveaus der jeweils höchsten besetzten Molekülorbitale (HOMOs) der jeweiligen Substanzen aufgeführt.
4, 4' , 4' ' -Tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl- -5,0 eV amino) triphenylamin
Phthalocyanin-Kupferkomplex -5,2 eV
4, 4' , 4' ' -Tris (Ν-3-methylphenyl-N-phenyl- -5,0 eV amino) triphenylamin
Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) - -5,5 eV benzidin
2, 2' , 7, 7' -Tetrakis (N, -diphenylamino) -9,9'- -5,4 eV spirobifluoren
Di- [4- (N, -ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexan -5,5 eV
Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) - -5,57 eV benzidin Die Lage der HOMOs kann beispielsweise mittels
Zyklovoltammetrie bestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Injektionsschicht einen Stoff ausgewählt aus:
PEDOT:PSS, Poly (9-vinylcarbazol) , Poly (N, N' -bis (4- butylphenyl ) -N, N' -bis (phenyl ) -benzidin, Poly ( 3- hexylthiophen) , Polyanilin. In der nachfolgenden Tabelle sind die HOMO-Bereiche für drei dieser Stoffe angegeben:
Figure imgf000010_0001
Der genaue Energieniveauwert der einzelnen Schichten kann über die jeweilige Dotierung derselben eingestellt werden. Somit kann für die erste Injektionsschicht und die erste Planarisierungsschicht das gleiche Matrixmaterial verwendet werden, deren genaue Energieniveaus beispielsweise mittels eines Dotierstoffes eingestellt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Planarisierungsschicht einen Stoff ausgewählt aus: PEDOT:PSS, PEDOT basierten Materialien, Poly(9- vinylcarbazol) , Poly (N, N' -bis (4-butylphenyl) -N, N' - bis (phenyl ) -benzidin, Poly ( 3-hexylthiophen) , Polyanilin.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Planarisierungsschicht eine anorganische
Planarisierungsschicht. Diese kann einen Stoff aufweisen ausgewählt aus: InO, GaO, ZnO, SnO, MoO, VO, SbO, Bio, ReO, TaO, WO, NbO, NiO.
Durch die Kenntnis der Energieniveaus der ersten
Injektionsschicht beziehungsweise ersten
Planarisierungsschicht können diese durch Dotierung und/oder Materialauswahl und Materialmischung so aufeinander
abgestimmt werden, dass die Energieniveaus in dem zuvor beschriebenen Verhältnis zueinander vorliegen. Entsprechendes gilt für die Abstimmung der Energieniveaus von erster
Injektionsschicht und organischer Funktionsschicht.
Die angeführten Stoffe lassen sich auch gut auf der Elektrode als Planarisierungsschicht beziehungsweise auf der
Planarisierungsschicht als Injektionsschicht auftragen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Planarisierungsschicht direkt auf der ersten Elektrode angeordnet. Die erste Planarisierungsschicht weist dabei eine Dicke auf, die größer als die Höhe von Unebenheiten auf der ersten Elektrode ist. Hierdurch ist es möglich, mittels der ersten Planarisierungsschicht die Unebenheiten auf der ersten Elektrode auszugleichen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das optoelektronische organische Bauelement zusätzlich:
- eine zweite Planarisierungsschicht, welche zwischen der zweiten Elektrode und der organischen Funktionsschicht angeordnet ist,
- eine zweite Injektionsschicht, welche zwischen der zweiten Planarisierungsschicht und der organischen Funktionsschicht angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weisen beide Elektroden jeweils eine Planarisierungsschicht auf und zwischen beiden
Planarisierungsschichten und der organischen Funktionsschicht ist jeweils eine Injektionsschicht angeordnet. Hierdurch werden sowohl die Abgabe von Elektronen von der Kathode wie auch die Abgabe von Löchern von der Anode zur organischen Funktionsschicht jeweils von einer Injektionsschicht
stabilisiert. Eine solche Ausführungsform weist somit einen besonders stabilen Ladungsträgertransport auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das
optoelektronische organische Bauelement als
elektrolumineszierendes Bauelement ausgeformt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine organische
Leuchtdiode (OLED) handeln. Der Schichtenstapel, welcher eine OLED ausbilden kann, umfasst eine Anode sowie eine Kathode. Von diesen werden durch Anlegen einer Spannung Löcher bzw. Elektroden abgegeben, welche in Richtung der jeweils anderen Elektrode wandern. Die Ladungsträger wandern hierbei
beispielsweise erst durch löcher- bzw. elektronentransportierende Schichten, bevor sie in einer
lichtemittierenden Schicht aufeinandertreffen. In dieser bilden die Elektronen mit den Löchern Excitonen aus. Die Excitonen können Leuchtstoffe, welche sich in der
emittierenden Schicht befinden, zur Abgabe von Strahlung anregen. Die OLED kann eine organische Funktionsschicht umfassen, bei der es sich beispielsweise um eine
lichtemittierende, ladungsträgerblockende oder
ladungsträgertransportierende Schicht oder eine Kombination daraus handeln kann. Zumindest eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauelements. In einer Ausführungsform zur Herstellung eines
optoelektronischen organischen Bauelements umfasst das
Verfahren die Verfahrensschritte:
A) Bereitstellen einer ersten Elektrode,
B) Aufbringen einer ersten Planarisierungsschicht auf die erste Elektrode,
C) Aufbringen einer ersten Injektionsschicht auf die erste PIanarisierungsSchicht,
D) Aufbringen einer organischen Funktionsschicht auf die erste Injektionsschicht,
E) Aufbringen einer zweiten Elektrode auf die organische FunktionsSchicht,
wobei für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Anode handelt für die Energieniveaus gilt:
EF_EHOMO, in . ^ EF-EHOMO, Plan, und Ep-EnoMo, in . < Ep-EnoMo, Funk, oder für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode um eine Kathode handelt für die Energieniveaus gilt:
ELÜMO, Inj . _EF ^ ELÜMO, Plan. _EF Und ELÜMO, Inj . _EF < ELÜMO, Funk . _EF ,
wobei EF für die Fermienergie, EHOMO für die Energie des höchsten besetzen Energieniveaus der jeweiligen Schicht und ELUMO für die Energie des niedrigsten unbesetzten
Energieniveaus der jeweiligen Schicht steht.
Weiterhin kann das Verfahren Merkmale und Schritte aufweisen, durch die ein optoelektronisches organisches Bauelement mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale herstellbar ist . Die erste Planarisierungsschicht kann im Verfahrensschritt B) auf die erste Elektrode mittels Gasphasenabscheidung oder mittels eines nasschemischen Prozesses aufgebracht werden. Durch die erste Planarisierungsschicht werden
Verunreinigungen wie beispielsweise Staub, Glas, Metall oder organische Partikel, welcher sich auch trotz Reinigung noch auf der Elektrode befinden kann, abgedeckt. Des Weiteren wird die erste Planarisierungsschicht mit einer derartigen Dicke aufgebracht, dass sie Metallspitzen der Elektrode umschließt und überdeckt, welche beispielsweise durch eine
Sputtertechnik zur Herstellung der ersten Elektrode entstehen können. Hierdurch werden eventuelle Feldüberhöhungen des sich im Betrieb des optoelektronischen organischen Bauelements ausbildenden elektrischen Feldes zwischen den Elektroden abgeschwächt und somit der elektrische Einschluss dieser
Verunreinigungen reduziert. Durch das Aufbringen der ersten Injektionsschicht im Verfahrensschritt C) und der organischen Funktionsschicht im Verfahrensschritt D) mit den geeigneten Energieniveaus kommt es zur Ausbildung des Potenzialtopfes in der oben beschriebenen Form. Sowohl die erste
Injektionsschicht wie auch die organische Funktionsschicht können sowohl mittels Gasphasenabscheidung als auch mit Hilfe eines nasschemischen Prozesses aufgebracht werden. In einer weiteren Variante des Verfahrens wird die erste Injektionsschicht im Verfahrensschritt C) mittels eines nasschemischen Verfahrens aufgebracht.
In einer weiteren Variante des Verfahrens wird die erste Planarisierungsschicht im Verfahrensschritt B) mittels eines nasschemischen Verfahrens aufgebracht. In einer weiteren Variante des Verfahrens wird die organische Funktionsschicht im Verfahrensschritt D) mittels eines nasschemischen Verfahrens aufgebracht. Durch den Einsatz von nasschemischen Prozessen können die Prozesskosten gesenkt werden. Die Schichten können
beispielsweise über Spincoat-, Rakel- oder Druckverfahren aufgebracht werden. Hierzu können beispielsweise
lösungsbasierte organische Materialien verwendet werden.
Alternativ können die erste Injektionsschicht, die erste Planarisierungsschicht und die organische Funktionsschicht, jeweils unabhängig voneinander, auch aus der Gasphase
abgeschieden werden.
In einer weiteren Variante des Verfahrens umfasst dieses zusätzlich die Verfahrensschritte:
F) Aufbringen einer zweiten Injektionsschicht auf die
organische Funktionsschicht,
G) Aufbringen einer zweiten Planarisierungsschicht auf die zweite Injektionsschicht.
Dabei werden die Schritte F) und G) vor dem Verfahrensschritt E) ausgeführt.
Ein Bauelement, welches nach einem Verfahren mit den
zusätzlichen Schritten F) und G) hergestellt wurde, umfasst somit auf beiden Elektroden jeweils der organischen
Funktionsschicht zugewandt eine Planarisierungsschicht sowie eine Injektionsschicht. In einer weiteren Variante des Verfahrens wird die zweite Injektionsschicht im Verfahrensschritt F) mittels eines nasschemischen Verfahrens aufgebracht. In einer weiteren Variante des Verfahrens wird die zweite
Planarisierungsschicht im Verfahrensschritt G) mittels eines nasschemischen Verfahrens aufgebracht.
Alternativ können die zweite Injektionsschicht und die zweite Planarisierungsschicht, jeweils unabhängig voneinander, auch aus der Gasphase abgeschieden werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im
Folgenden in Verbindung mit den Figuren la bis 6b
beschriebenen Ausführungsformen.
Die Figuren la bis d zeigen jeweils einen schematischen
Querschnitt von Ausführungsformen der Erfindung.
Die Figuren 2a bis d zeigen jeweils einen schematischen
Querschnitt von Ausführungsformen der Erfindung, welche eine zweite Planarisierungsschicht und eine zweite
Injektionsschicht umfassen.
Die Figuren 3a und b zeigen jeweils Energieschemata der beteiligten Schichten in optoelektronischen organischen
Bauelementen von Ausführungsformen der Erfindung. Die Figur 4 zeigt fünf Strom-Spannungskennlinien von
organischen Bauelementen. Die Figuren 5a und b zeigen in einer Gegenüberstellung die Kennlinie von einem erfindungsgemäßen Bauelement gemäß einer Ausführungsform verglichen mit einem nicht erfindungsgemäßen Bauelemente mit einem ersten Polymer.
Die Figuren 6a und b zeigen in einer Gegenüberstellung die Kennlinie von einem erfindungsgemäßen Bauelement gemäß einer Ausführungsform verglichen mit einem nicht erfindungsgemäßen Bauelement mit einem zweiten Polymer.
Die Figuren la bis d zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in einem schematischen Querschnitt. Der Pfeil 9 jeweils links neben dem Schichtenstapel zeigt die Reihenfolge an, in welcher die Schichten aufeinander
aufgebracht werden. Dieser kann beispielsweise nach einem der oben beschriebenen Verfahren in den Verfahrensschritten A) bis E) erfolgen. Der Blockpfeil 10 unter beziehungsweise über den Bauelementen zeigt die Richtung der Lichtemission des jeweiligen Bauelements an. Jedes der vier
Ausführungsbeispiele umfasst eine Schichtenfolge umfassend eine erste Elektrode 1, welche auf ihrer Oberfläche
Unebenheiten 6 aufweist, die durch Verunreinigungen oder Oberflächenstrukturen der Elektrodenoberfläche gebildet werden können. Diese werden durch eine darauf angeordnete erste Planarisierungsschicht 2 überdeckt und damit
ausgeglichen. Auf die erste Planarisierungsschicht 2 folgt jeweils eine verglichen zu dieser dünnere erste
Injektionsschicht 3. Zusammen mit der darauf folgenden organischen Funktionsschicht 4 kommt es in der ersten
Injektionsschicht 3 durch die geeignete Wahl der Materialien zur Ausbildung eines Potenzialtopfes in der im allgemeinen Teil beschriebenen Art und Weise. Die Schichtenfolge umfasst des Weiteren noch eine zweite Elektrode 5. Die Figuren 2a bis d zeigen jeweils einen schematischen
Querschnitt von Ausführungsformen der Erfindung, welche gegenüber den Ausführungsformen, wie sie in den Figuren la bis d dargestellt sind, zusätzlich noch eine zweite
Planarisierungsschicht 2 ' und eine zweite Injektionsschicht 3' umfassen. Diese können beispielsweise durch die oben genannten Verfahrensschritte F) und G) ausgebildet werden. Die zweite Planarisierungsschicht 2 ' ist hierbei jeweils zwischen der zweiten Elektrode 5 und der zweiten
Injektionsschicht 3' angeordnet. Die zweite Injektionsschicht 3' ist jeweils zwischen der zweiten Planarisierungsschicht 2 ' und der organischen Funktionsschicht 4 angeordnet.
Bei der organischen Funktionsschicht 4 kann es sich
beispielsweise um eine lichtemittierende,
ladungsträgerblockende oder ladungsträgertransportierende Schicht oder eine Kombination daraus handeln.
Bei der ersten und/oder der zweiten Elektrode 1,5 kann es sich jeweils unabhängig voneinander um eine gesputterte, thermisch aufgedampfte oder aus Lösung prozessierte Elektrode handeln .
Die Figuren 3a und 3b zeigen jeweils die Energieschemata der ersten Planarisierungsschicht 2 der darauf folgenden ersten
Injektionsschicht 3 sowie der organischen Funktionsschicht 4. In der oberen Hälfte ist jeweils das Energieschema vor der Kontaktausbildung, und in der unteren Hälfte jeweils das Energieschema nach der Kontaktausbildung der einzelnen
Schichten dargestellt. Nach der Kontaktausbildung kommt es im thermodynamischen Gleichgewicht zur Ausbildung eines
Potenzialtopfes. Mit EF ist in den jeweiligen Figuren die Fermienergie gekennzeichnet. In der Figur 3a sind die jeweiligen Energieniveaus der höchsten besetzten Molekülorbitale (HOMOs) dargestellt. Von der Elektrode, in diesem Fall der Anode, werden von links die Löcher 7 in die erste Planarisierungsschicht 2 abgegeben. Durch die Kontaktausbildung der einzelnen Schichten hat sich in der ersten Injektionsschicht 3 ein Potenzialtopf
ausgebildet, in dem die Löcher 7 nun akkumuliert werden können. Aus diesem können sich nun in die darauffolgende organische Funktionsschicht 4 abgegeben werden. Dies stellt eine gleichmäßige und dauerhafte Versorgung der angrenzenden organischen Funktionsschicht 4 mit Löchern 7 sicher, was zur Stabilisierung des Ladungstransports im Bauelement beiträgt.
In der Figur 3b sind nun die Energieniveaus der niedrigsten unbesetzten Molekülorbitale (LUMOs) dargestellt. Hier werden nun von rechts von der Elektrode, in diesem Fall der Kathode, Elektronen 8 in die erste Planarisierungsschicht 2 injiziert. Auch hier kommt es wieder durch die geeignete Auswahl der Materialien zur Ausbildung eines Potenzialtopfes in der ersten Injektionsschicht 3, wodurch sich die Elektronen 8 in dieser sammeln. Aus dem Potenzialtopf heraus können nun die Elektronen 8 in die organische Funktionsschicht 4 abgegeben werden . In der Figur 4 sind fünf Strom-Spannungskennlinien
(gekennzeichnet mit den römischen Ziffern I bis V) für fünf verschiedene Bauelemente dargestellt. Es ist jeweils die Stromdichte J gegen die angelegte Spannung U aufgetragen. Bei den Bauelementen handelt es sich um Bauelemente mit
überwiegend Löchern als Ladungsträger (sogenannte „Hole-only- Bauteile") . Diese weisen den folgenden Aufbau auf: Eine ITO- Anode, eine erste Planarisierungsschicht von 120 nm Dicke, die gleichzeitig als löcherinjizierende Schicht (HIL) dient, gegebenenfalls eine p-dotierte Injektionsschicht von 20 nm Dicke, eine organische Funktionsschicht aus Ν,Ν' -Di (naphth-1- yl) -Ν,Ν' -diphenyl-benzidin (NPB) von 100 nm Dicke und eine AI-Kathode. Die Bauelemente, für die die Kennlinien I und II aufgenommen wurden, umfassen jeweils keine erste
Injektionsschicht, es handelt sich also um nicht- erfindungsgemäße Bauelemente. Die Bauelemente, für die die Kennlinien III und IV aufgenommen wurden, sind hingegen
Bauelemente und weisen eine Injektionsschicht auf. Für die Bauelemente der Kennlinien I und III wurden für die erste Planarisierungsschicht und die erste Injektionsschicht jeweils dieselben Polymere gewählt. Entsprechendes gilt für die Bauelemente für die die Kennlinien II beziehungsweise IV aufgenommen wurden. Somit unterscheiden sich die Bauelemente, für die die Kennlinien I und III beziehungsweise II und IV aufgenommen wurden, jeweils nur durch die An- beziehungsweise Abwesenheit der ersten Injektionsschicht. Das Bauelement, für das die Kennlinie V aufgenommen wurde, weist keine erste Planarisierungsschicht sowie keine erste Injektionsschicht auf. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, verlaufen die
Kennlinien der Bauelemente, welche nur eine
Planarisierungsschicht aber keine Injektionsschicht aufweisen recht unterschiedlich, wohingegen die Kennlinien für die Bauelemente mit Planarisierungsschicht und Injektionsschicht in dem Bereich von 1 bis 7 Volt fast deckungsgleich
verlaufen .
In den Figuren 5a und 5b beziehungsweise 6a und 6b sind die Strom-Spannungskennlinien für jeweils 32 baugleiche
Bauelemente übereinander dargestellt. Hierbei ist die
Stromdichte J gegen die Spannung U aufgetragen. In jeder Figur ist jeweils die Streuung angegeben, welche an einem bestimmten Messpunkt für die 32 Bauelemente vorliegen. Die vermessenen Bauelemente haben jeweils eine aktive Fläche von 4 mm2. Bei den Bauelementen handelt es sich jeweils um weißemittierende OLEDs . Bei den in den Figuren 5a und 6a dargestellten Bauelementen handelt es sich jeweils um ein erfindungsgemäßes Bauelement, sie weisen jeweils den folgenden Aufbau auf: eine ITO-Anode, eine erste Planarisierungsschicht von einer Dicke von 100 nm, eine erste Injektionsschicht von einer Dicke von 20 nm, eine organische Funktionsschicht von einer Dicke von 90 nm und eine AI-Kathode. Die beiden Bauelemente, welche in Figur 5a beziehungsweise Figur 6a vermessen wurden, unterscheiden sich lediglich in dem Polymer, welches für die
Planarisierungsschicht und die Injektionsschicht verwendet wurde.
In den Figuren 5b und 6b sind hingegen nicht erfindungsgemäße Bauelemente vermessen worden. Ihr Aufbau wurde gegenüber den in 5a beziehungsweise 6a dargestellten erfindungsgemäßen Bauelementen dahingehend verändert, dass anstelle der
Kombination von erster Planarisierungsschicht und erster Injektionsschicht lediglich eine Planarisierungsschicht verwendet wurde, welche eine Dicke von 120 nm aufweist. Die Dicke dieser Planarisierungsschicht entspricht somit der Summe aus den Schichtdicken in den erfindungsgemäßen
Bauelementen aus erster Planarisierungsschicht und erster Injektionsschicht. Für die in den Figuren 5a und 5b
vermessenen Bauelemente wurde für die Planarisierungsschicht jeweils das gleiche Polymer verwendet. Entsprechendes gilt ebenfalls für die Bauelemente der Figuren 6a und 6b.
Wie aus den Graphiken deutlich zu erkennen ist weisen die beiden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele bei einer Stromdichte von etwa 1 mA/cm eine deutlich geringere
Streuung auf als die jeweils in den Figuren 5b
beziehungsweise 6b dargestellten nicht erfindungsgemäßen Bauelemente, welche nicht über die erste Injektionsschicht verfügen. Es ist somit deutlich zu erkennen, dass durch eine gezielte Kombination von erster Planarisierungsschicht mit erster Injektionsschicht die statistische Streuung in dem Strom-Spannungskennlinienverlauf deutlich gesenkt werden kann. Damit weisen die erfindungsgemäßen Bauelemente im
Bereich der typischen Betriebspannung zwischen 3V und 4V eine deutlich verbesserte Prozessstabilität auf als die nicht- erfindungsgemäßen Bauelemente ohne Injektionsschicht.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal, sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches organisches Bauelement, umfassend:
- eine erste Elektrode (1),
- eine erste Planarisierungsschicht (2), welche auf der ersten Elektrode (1) angeordnet ist,
- eine erste Injektionsschicht (3), welche auf der
Planarisierungsschicht (2) angeordnet ist,
- eine organische Funktionsschicht (4), welche auf der
Injektionsschicht (3) angeordnet ist,
- eine zweite Elektrode (5) , welche auf der organischen
Funktionsschicht (4) angeordnet ist,
wobei für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode (1) um eine Anode handelt für die Energieniveaus gilt:
EF-EHOMO, in . ^ EF-EHOMO, Plan, und EF-EHOMO, in . < Ep-EnoMo, Funk. Oder für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode (1) um eine Kathode handelt für die Energieniveaus gilt:
ELÜMO, Inj . _EF < ELÜMO, Plan. _EF Und ELUMO, Inj . _EF < ELUMO, Funk . _EF ,
wobei EF für die Fermienergie, EHOMO für die Energie des höchsten besetzen Energieniveaus der jeweiligen Schicht und ELUMO für die Energie des niedrigsten unbesetzten
Energieniveaus der jeweiligen Schicht steht.
2. Optoelektronisches organisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode (1) um eine Anode handelt für die Energieniveaus gilt:
EF_EHOMO, Plan. < EF_EH.0M0, Funk. Oder
für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode (1) um eine Kathode handelt für die Energieniveaus gilt:
ELUMO, Funk. _EF < ELUMO, Plan. _EF ·
3. Optoelektronisches organisches Bauelement einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von der ersten Elektrode (1) abgegebenen Ladungsträger in der ersten Injektionsschicht (3) akkumuliert werden .
4. Optoelektronisches organisches Bauelement nach Anspruch 3, wobei die in der ersten Injektionsschicht (3) akkumulierten Ladungsträger in die darauffolgende Schicht injiziert werden.
5. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei für die Widerstände R der ersten Planarisierungsschicht (2) (Rpian.) und der ersten Injektionsschicht (3) (Rinj.), sowie für den Grenzflächenwiderstand durch Kontakt zwischen der ersten Planarisierungsschicht (2) und der ersten
Injektionsschicht (3) (RKontakt, inj . ) und den
Grenzflächenwiderstand durch Kontakt zwischen der erster Injektionsschicht (3) und der organischer Funktionsschicht (4) (RKontakt, Funk. ) die Bedingung gilt: RPian. + RKontakt, mj ^ Rmj . +
RKontakt, Funk. ·
6. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Injektionsschicht (3) eine Schichtdicke von 1 bis 20 nm aufweist.
7. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Injektionsschicht (3) dotiert ist.
8. Optoelektronisches organisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei der Dotierstoff ausgewählt ist aus: M0O2, M0O3, WO3, Re03, Re207, V205.
9. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Injektionsschicht (3) einen Stoff umfasst ausgewählt aus: 4, 4' , 4' ' -Tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl- amino) triphenylamin, Phthalocyanin-Kupferkomplex, 4, 4', 4''- Tris (Ν-3-methylphenyl-N-phenyl-amino) triphenylamin, Ν,Ν' - Bis (naphthalen-l-yl ) -N, N' -bis (phenyl ) -benzidin, 2 , 2 ' , 7 , 7 ' - Tetrakis (N, -diphenylamin) -9, 9' -spirobifluoren, Di- [4- (N,N- ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexan, Ν,Ν' -Bis ( 3-methylphenyl ) - N, N' -bis (phenyl ) -benzidin .
10. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Injektionsschicht (3) einen Stoff umfasst ausgewählt aus: PEDOT:PSS, Poly ( 9-vinylcarbazol ) , Poly(N,N'- bis (4-butylphenyl) -N, N' -bis (phenyl) -benzidin, Poly (3- hexylthiophen, Polyanilin.
11. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Planarisierungsschicht (2) einen Stoff umfasst ausgewählt aus: PEDOT:PSS, PEDOT basierten
Materialien, Poly ( 9-vinylcarbazol ) , Poly (N, ' -bis (4- butylphenyl ) -N, ' -bis (phenyl ) -benzidin, Poly ( 3-hexylthiophen, Polyanilin.
12. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend:
- eine zweite Planarisierungsschicht {2') , welche zwischen der zweiten Elektrode (5) und der organischen
Funktionsschicht (4) angeordnet ist, - eine zweite Injektionsschicht (3')/ welche zwischen der zweiten Planarisierungsschicht (2') und der organischen
Funktionsschicht (4) angeordnet ist.
13. Optoelektronisches organisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
welches als elektrolumineszierendes Bauelement ausgeformt ist .
14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauelements, umfassend die Verfahrensschritte:
A) Bereitstellen einer ersten Elektrode (1),
B) Aufbringen einer ersten Planarisierungsschicht (2) auf die erste Elektrode (1),
C) Aufbringen einer ersten Injektionsschicht (3) auf die erste Planarisierungsschicht (2),
D) Aufbringen einer organischen Funktionsschicht (4) auf die erste Injektionsschicht (3),
E) Aufbringen einer zweiten Elektrode (5) auf die organische Funktionsschicht (4),
wobei für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode (1) um eine Anode handelt für die Energieniveaus gilt:
EF_EHOMO, in . ^ EF-EHOMO, Plan, und Ep-EnoMo, in . < Ep-EnoMo, Funk. Oder für den Fall, dass es sich bei der ersten Elektrode (1) um eine Kathode handelt für die Energieniveaus gilt:
ELÜMO, Inj . _EF ^ ELÜMO, Plan. _EF Und ELÜMO, Inj . _EF < ELÜMO, Funk . _EF ,
wobei EF für die Fermienergie, EHOMO für die Energie des höchsten besetzen Energieniveaus der jeweiligen Schicht und ELUMO für die Energie des niedrigsten unbesetzten
Energieniveaus der jeweiligen Schicht steht.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
wobei die erste Injektionsschicht (3) im Verfahrensschritt C) mittel eines nasschemischen Verfahrens aufgebracht wird.
PCT/EP2010/064494 2009-09-30 2010-09-29 Optoelektronisches organisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung WO2011039277A2 (de)

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