WO2014154759A1 - Strahlungsemittierende organisch-elektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung einer strahlungsemittierenden organisch-elektronischen vorrichtung - Google Patents

Strahlungsemittierende organisch-elektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung einer strahlungsemittierenden organisch-elektronischen vorrichtung Download PDF

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WO2014154759A1
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light
substrate
emitting layer
formula
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PCT/EP2014/056078
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Carola Diez
Andreas Rausch
Erwin Lang
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a radiation-emitting organic ⁇ electronic device and a method for producing a radiation-emitting organic-electronic
  • Organic-electronic devices is defined by the ratio of photons coupled out into the environment to the injected electron-hole pairs (excitons).
  • the factor n s / T indicates the proportion of excitons which can be radiantly decomposed and is referred to as exciton-forming efficiency or as a singlet-triplet ratio. In fluorescent compounds this value is limited to a maximum of 25% due to the spin selection rule. Because of the engagement
  • q eff denotes the effective internal quantum efficiency, which describes the fraction of excitons that radiantly recombine.
  • the factor n out indicates what proportion of the photons generated can leave the radiation-emitting organic-electronic device and is referred to as coupling-out efficiency.
  • the external one
  • OLEDs Light-emitting diodes
  • Reduce light extraction from the device include coupling losses in the substrate, excitation of
  • Quantum efficiency is, assuming an effective internal quantum efficiency of 100%, so even when using
  • phosphorescent triplet emitter limited to approximately 20%. Become fluorescent singlet emitter
  • Quantum efficiency and the theoretically achievable external quantum efficiency to about 5% Quantum efficiency and the theoretically achievable external quantum efficiency to about 5%.
  • About 30% of the photons generated in a light-emitting layer of a radiation-emitting organic electronic device go through the generation of surface plasmons at one
  • measures are known to decouple the light guided by a substrate more efficiently.
  • measures for example, on the outside of the substrate with films
  • Scattering particles or films with surface structures such as microlenses or prisms used. It is also known to provide a direct structuring of the substrate outside or to introduce scattering particles into the substrate. Some of these approaches, for example the use of scattering films, are already being used commercially and can be upscaled with respect to the emission surface, especially in the case of OLEDs designed as illumination modules. However, these have
  • Light extraction for example, measures known to arrange litter layers between the substrate and an ITO anode or the substrate surface over which an ITO anode is arranged roughen.
  • Another object of the present invention is to provide a comparison with
  • This task is performed by the radiation-emitting
  • a radiation-emitting organic-electronic device is specified.
  • the light-emitting layer comprises a fluorescent compound of the following formula A.
  • R spacer R R spacer R
  • R is an electron withdrawing substituent and R 'is an electron donating substituent.
  • the spacer comprises a molecular chain to which the two substituents R and R 'are terminally attached and at least one group bound to the molecular chain E. That the two
  • E includes hydrogen and / or an organic radical.
  • the organic radical may be an alkyl group, an amine group, a
  • the organic radical is an alkyl group.
  • the at least one group E bound to the molecular chain is hydrogen.
  • the molecular chain is a linear molecular chain.
  • the atoms of the linear molecular chain are preferably in one plane.
  • the at least one group E bound to the molecular chain can protrude from the plane.
  • the at least one group E bound to the molecular chain also lies in the plane of the linear molecular chain, so that all the atoms of the spacer lie in one plane.
  • the linear molecular chain has alternating aromatics, heteroaromatics and / or Double bonds on.
  • the linear molecular chain preferably consists of alternating aromatics, heteroaromatics and / or C-C double bonds, with those on the linear
  • the at least one radical E bound to the molecular chain in this embodiment is the substituents of the aromatics, heteroaromatics and / or CC double bonds.
  • the at least one group E bound to the linear molecular chain also lies in the plane of the linear molecular chain, so that all the atoms of the spacer lie in one plane.
  • the fluorescent compound of formula A is characterized by its linear molecular chain.
  • fluorescent compound in the light emitting layer allows the linear molecular chains of the molecules of the fluorescent compound to be parallel to the
  • Extension plane of the substrate are aligned. If the atoms of the linear molecular chain are in one plane, the orientation of the linear molecular chain parallel to the plane of attachment of the substrate means that the molecular plane of each linear molecular chain is parallel to perpendicular to the molecular chain
  • Extension plane of the substrate can be aligned.
  • fluorescent compound each have a singlet ground state S o, one with a singlet exciton
  • the triplet state ⁇ consists of three substates
  • Substates existing lowest triplet state ⁇ which is energetically below the S i. Due to the radiant transition of the singlet excitons from the S i state to the singlet ground state S o, radiation can be emitted during operation of the device.
  • the energetic distance between the states S i and ⁇ is according to the invention so small that the S i state from the ⁇ state according to a
  • the 75% triplet excitons can also be used for light emission.
  • a plasmon is understood as meaning a charge carrier density oscillation at the interface of a metallic electrode and an adjacent dielectric, ie an organic layer.
  • the organic layer may, for example, the light-emitting layer or a
  • Be charge carrier injection layer By the emitted radiation can free charge carriers, in particular electrons in the metallic electrode to
  • Radiation emitting organic electronic device are coupled outwards. Specify in particular
  • Plasmons here longitudinal charge carrier density vibrations which occur parallel to the plane of extension of a surface of a metallic electrode at this surface.
  • Alignment of the transition dipole moments of the molecules of the fluorescent compound to the plane of extension of the substrate can thus suppress the plasmone excitation or largely suppressed.
  • a layer or an element is arranged or applied "on” or “above” another layer or another element can mean here and below that the one layer or the one element directly in direct mechanical and / or electrical contact is arranged on the other layer or the other element.
  • Layer or the other element is arranged. In this case, further layers and / or elements can then be arranged between the one or the other layer or between the one or the other element.
  • the permanent dipole moments of the molecules of the compound of the formula A in the ground state are arranged parallel to the plane of extent of the substrate. Since the permanent dipole moments of the molecules in the ground state approximate with the transition dipole moments of the S i - S o
  • the linear molecular chains of the molecules of the fluorescent compound are in the
  • the light-emitting layer aligned parallel to each other.
  • the light-emitting layer is obtainable by evaporation of the fluorescent
  • Transient dipole moments of the Si-to-Si junctions are deposited parallel to the plane of extension of the substrate.
  • the light-emitting layer is obtainable by applying the fluorescent
  • Transient dipole moments of the Si-to-Si junctions are deposited parallel to the plane of extension of the substrate.
  • the ratio ⁇ / ⁇ ⁇ of the amounts of these two components is more than 2: 1, preferably more than 5: 1, more preferably more than 10: 1 and most preferably more than 20: 1.
  • the light-emitting layer consists of the fluorescent compound.
  • the light-emitting layer may also comprise or consist of two or more fluorescent compounds of the formula A.
  • Operation of the device emits radiation in the visible region of the electromagnetic spectrum, for example in the blue, green or red spectral range.
  • the radiation-emitting organic-electronic device comprises at least one further light-emitting layer.
  • the radiation-emitting organic-electronic device comprises at least one further light-emitting layer.
  • the radiated outward radiation can be a white-colored
  • the molecules of the fluorescent compound have only one radiating transition and thus only one transition dipole moment
  • the molecular level of the linear molecular chain of the molecules of the fluorescent compound can thus be arranged in any orientation parallel to the plane of extension of the substrate.
  • the molecular plane of the linear molecular chain can take any orientation that is rotationally symmetric to the axis of the transition dipole moment. This is shown graphically in FIG.
  • R is selected from a group of electron withdrawing substituents
  • R is H, alkyl, OH, Oalkyl, SH, SAalkyl or shark
  • Alkyl CH 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 or CH 2 CH 2 CH 3 and
  • Hal F, Cl, Br or I.
  • R ' is selected from a group of electron donating substituents
  • the fluorescent is N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl
  • R in formulas 1 to 13 is an electron withdrawing substituent and R 'is an electron donating substituent Substituent.
  • X, X ', Z and Z' are independently selected the same or different and stand for CH or
  • the hydrogen atoms on the C-C double bonds and on the aromatics of the compounds of formulas 1 to 13 may be wholly or partly replaced by an organic radical.
  • the organic group may be an alkyl group, an amine group, a hydroxy group, an ester group or an ether group.
  • the organic radical is an alkyl group.
  • the alkyl group is preferably a methyl or ethyl group.
  • the aromatics may be incorporated in the aromatics
  • Compounds of formulas 1 to 13 may be wholly or partially replaced by five- or six-membered heteroaromatic compounds.
  • the five-membered heteroaromatics may, for example, be selected from a group comprising pyrrole, furan, thiophene, selenophene, imidazole, oxazole and thiazole.
  • the six-membered heteroaromatic compounds may be selected, for example, from a group comprising pyridine, phosphabenzene, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1, 2, 4-triazine and 1,2,4,5-tetrazine.
  • R is selected from a group of electron-withdrawing substituents which
  • Alkyl CH 3 , C 2 H 5 , CH (CH 3 ) 2 or CH 2 CH 2 CH 3 and
  • Hal F, Cl, Br or I.
  • R ' is selected from a group of electron donating substituents
  • the substituents on the C-C double bonds of the compounds of formulas 1 to 5, 7 to 9 and 13 are arranged trans to each other.
  • the substituents are hydrogen atoms.
  • the substituents may also be an organic radical. It is in this embodiment in the compounds of formulas 1 to 5, 7 to 9 and 13 to the all-trans compounds.
  • Molecule chain are preferably in one plane.
  • the fluorescent compounds of formulas 1 to 13 are characterized by their elongated and linear
  • Compounds of formulas 1 to 13 can be a light-emitting layer are generated in which the molecular levels of the linear molecular chains of the molecules of the fluorescent compounds of the formulas 1 to 13 anisotropic to
  • the light-emitting layer comprises a matrix material in which the fluorescent compound is contained.
  • the matrix material has an isotropic molecular structure. For example, that can
  • Matrix material MCP (1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene), TCP
  • the matrix material has an anisotropic molecular structure.
  • Matrix materials can be anisotropic or parallel alignment of the molecules of the fluorescent Connection to the extension plane of the substrate can be additionally supported.
  • matrix material with anisotropic molecular structure in particular, no substantially symmetrically substituted linking points may be present within the molecular structure.
  • a matrix material having an anisotropic molecular structure is understood as meaning a material in which, starting from a central branching point, in particular a central atom or a central ring, there are no three, four or more substituents with the same or substantially the same structure, whereby only substituents are considered are not hydrogen.
  • a similar structure means that the substituents are identical.
  • a substantially similar structure also means that although the at least three substituents differ with regard to the molecular weight attributable to them, this does not apply to any of the substituents of the branching point
  • molecules having anisotropic molecular structure are not highly symmetric molecules having more than two equal substituents or, for example, at branch points having three or more substituents
  • Branching sites such as tertiary amine nitrogen atoms or at least triply substituted benzene rings
  • the matrix material may have hole-conducting and / or electron-conducting properties.
  • Electrons in HOMO and LUMO leads to an energetic splitting between the actually degenerate, so
  • phosphorescent emitters can be achieved by the use of all or almost all excitons. The use of expensive phosphorescent emitters, such as platinum or iridium complexes can thus be avoided.
  • more than 25% of the singlet and triplet excitons formed are used to emit radiation during operation of the device.
  • between 25% and 99%, preferably between 50% and 99%, particularly preferably between 85% and 99% of the singlet and triplet excitons formed are used for radiation emission.
  • Radiation emitting organic electronic device increases. This is inventively achieved in that on the one hand, the plasmon excitation is suppressed or largely suppressed and also over 25% of the generated excitons can be used for radiation emission, so the effective internal quantum efficiency is increased.
  • the radiation-emitting organic-electronic device comprises internal and / or external coupling-out structures.
  • the external quantum efficiency can be further increased and an external quantum efficiency of up to 99% can be achieved.
  • the Substrate side foils with scattering particles or foils with surface structures such as microlenses or prisms
  • scattering layers may be disposed between the substrate and the first electrode, or the substrate surface over the first one
  • Electrode is arranged to be roughened.
  • the energy difference of the Si state and the Ti state is between 0.01 eV and 0.25 eV.
  • the energy difference of the Si state and the Ti state is between 0.01 eV and 0.18 eV, more preferably between 0.01 eV and 0.10 eV.
  • the light-emitting layer can thus consist exclusively of the fluorescent compound or of the fluorescent compound and the matrix material. According to one embodiment, the light-emitting layer is obtainable by simultaneously evaporating the
  • fluorescent compound and the matrix material in vacuo and deposition of the fluorescent compound and the
  • Matrix material over the first electrode is Matrix material over the first electrode.
  • the light-emitting layer is obtainable by applying the fluorescent
  • Compound and the matrix material in solution over the first electrode for example by spin coating, spraying or printing process.
  • the first and / or the second electrode are transparent.
  • transparent is meant herein that a material, a layer or an element for the entire visible electromagnetic spectrum or a sub-spectrum thereof is at least partially permeable.
  • the first or second electrode can be connected as an anode or as a cathode. Generated light in the light-emitting layer
  • an OLED can be emitted via the anode and / or the cathode.
  • a transparent electrode comprises a transparent conductive oxide or consists of a transparent conductive oxide.
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • binary metal oxygen compounds such as
  • Zn 2 Sn0 4 CdSn0 3 , ZnSn0 3 , Mgln 2 0 4 , Galn0 3 , Zn 2 In 2 0 5 or In 4 Sn 3 0i 2 or mixtures of different transparent conductive oxides to the group of TCOs and can be used in various embodiments.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may also be p-doped or n-doped.
  • the transparent electrode may be a metallic electrode.
  • the metallic electrode points
  • a metal that may be selected from aluminum, barium, indium, silver, gold, magnesium, calcium, samarium, germanium, zinc, copper, indium, tin and lithium and compounds, combinations and alloys thereof.
  • the metallic electrode has such a small thickness that it is at least partially transparent to light.
  • the transparent electrode may be formed from a layer stack of a combination of a layer of a metal on a layer of a TCO, or vice versa.
  • ITO indium tin oxide
  • ITO-Ag-ITO multilayers silver layer deposited on an indium tin oxide (ITO) layer (Ag on ITO) or ITO-Ag-ITO multilayers.
  • a further metal-growth layer which contains germanium or consists of germanium, as
  • Wetting agent may be applied to the first ITO layer to improve the homogeneous deposition of, for example, Ag as a layer of the layer stack of the transparent electrode of the layer sequence.
  • the transparent electrode can provide one or more of the following materials, as an alternative or in addition to the above-mentioned materials: networks of metallic nanowires and particles, for example of Ag, networks Carbon nanotubes; Graphene particles and layers and networks of semiconducting nanowires.
  • the other electrode is preferably transparent
  • the reflective electrode is preferably a metallic electrode and has, for example, a metal which may be selected from aluminum, barium, indium, silver, gold, magnesium, calcium, germanium, samarium, zinc, copper, indium, tin and lithium and
  • formed electrode also have one or more of the above-mentioned transparent conductive oxides.
  • the reflective electrode may comprise multiple layers.
  • it may be a layer stack of several layers of the same metal or different metals and / or
  • the reflective electrode comprises at least one layer of a transparent conductive oxide and at least one metallic layer.
  • the first and / or the second electrode is a metallic electrode or an electrode comprising at least one metallic layer.
  • the generated light of the light-emitting layer is radiated upward over the second electrode and the radiation-emitting organic-electronic device is designed as a so-called "top emitter”.
  • the second electrode is formed as a cathode and can thus electrons in the
  • the first electrode is formed as an anode and serves the hole injection into the adjacent layers.
  • the substrate has the form of a layer, a plate, a foil or a laminate.
  • the layer, plate, foil or laminate may comprise or consist of glass, quartz, plastic, metal, silicon wafers or combinations of said materials.
  • the substrate is transparent.
  • the first electrode when the first electrode is made transparent, light generated from the light emitting layer can be radiated through the substrate.
  • the radiation-emitting organic-electronic device for example an OLED, can thus be embodied as a so-called “bottom emitter.” It is also possible that it is a "transparent OLED" if, in addition, the second electrode is designed to be transparent and the light emission thus both down through a transparent first electrode and a transparent substrate as well as up through a transparent second electrode.
  • the distance of the light-emitting layer to the first and / or second electrode may be between 0 and 500 nm, between 0 and 300 nm, or between 0 and 90 nm.
  • the distance between the light-emitting layer to the first and / or second electrode between 0 and 500 nm, between 0 and 300 nm or between 0 and 90 nm when the first and / or second electrode is a metallic electrode or an electrode comprising at least one metallic layer, since the plasmon excitation at the metallic electrode or at the metallic layer of an electrode by the fluorescent compound in the
  • the distance is adjusted to the wavelength of the radiation emitted by the fluorescent compound.
  • the longer the wavelength of the emitted radiation the greater the distance between the light-emitting layer to the first and / or second electrode is selected to achieve optimum optical conditions.
  • the distance is also selected to be in a cavity minimum.
  • the distance of the light-emitting layer to the first and / or second electrode may be between 40 and 60 nm.
  • the distance of the light-emitting layer to the first and / or second electrode can be between 45 and 55 nm, for example 50 nm.
  • an electron or hole block layer is arranged between the first and / or second electrode and the light-emitting layer.
  • Materials for electron or hole block layers are those skilled in the art
  • Hole block layers can be an ideal
  • Carrier balance can be realized, bringing the external and internal quantum efficiency of a
  • a first is between the first electrode and the light-emitting layer
  • a carrier injection layer in direct contact with the first electrode and the light emitting layer and / or the second carrier injection layer is in direct contact with the light emitting layer and the second electrode.
  • Charge carrier injection layer has a layer thickness between 40 nm and 90 nm, preferably between 45 nm and 55 nm, particularly preferably 50 nm. Since, according to the invention, no losses or virtually no losses of the emitted light of the light-emitting layer due to plasmon excitation occur, this small layer thickness of the first and / or second charge carrier injection layer is sufficient since the plasmon excitation is not prevented by the thickness of the first and / or second charge carrier injection layer
  • Carrier injection layer a hole injection layer.
  • a hole injection layer for example, tertiary amines, carbazole derivatives, conductive polyaniline or polyethylene dioxythiophene may prove to be advantageous.
  • the following materials are suitable: NPB (N, N'-bis (naphth-1-yl) -N, N'-bis (phenyl) benzidine, ⁇ -NPB (N, N'-bis (naphth-2-yl) - N, N'-bis (phenyl) benzidine), TPD (N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-bis (phenyl) benzidine), N, '-Bis (naphthyl) yl) -N, N'-bis (phenyl) -2,2-dimethylbenzidine, DMFL-TPD (N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, '-bis (phenyl) -2,2-d
  • the dopant used may be, for example, a metal oxide, an organometallic compound, an organic material or a mixture thereof, for example W0 3 , M0O3, V 2 0 5 , Re 2 0 7 and Re 2 0 5 , di-rhodium tetra-trifluoroacetate (Rh2 (TFA) 4 ) or the isoelectronic
  • a material having aromatic functional groups or being an aromatic organic material for example, aromatic materials having a marked number of fluoro and / or cyanide (CN) substituents.
  • the organic material may be F4-TCNQ (2, 3, 5, 6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) or F6-TCNQ.
  • Electron injection layer conductive layer at least one electron injection layer, an electron transport layer or a combination of these.
  • the following materials may be suitable for the electron-conducting layer: PBD (2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazole), BCP (2, 9-dimethyl) 4,7-diphenyl-l, 10-phenanthroline), BPhen (4,7-diphenyl-l, 10-phenanthroline), TAZ (3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l, 2,4-triazole), Bpy-OXD (1,3-bis [2 - (2,2'-bipyrid-6-yl) -1,3,4-oxadiazol-5-yl] benzene), BP-OXD -Bpy (6,6'-bis [5- (biphenyl-4-yl) -1,3,4
  • a dopant can, for example, an alkali metal, an alkaline earth metal, an alkali metal salt, a
  • Alkaline earth metal salt an organometallic compound, an organic compound, for example aromatic
  • Compounds, a molecular doping or a mixture thereof are used, for example Li, CS 3 PO 4 , CS 2 CO 3 , a metallocene, ie an organometallic compound having a metal M and two cyclopentadienyl radicals (Cp) in the form M (Cp) 2 / or a metal hydropyrimidopyrimidine complex.
  • the metal may for example comprise or be tungsten, molybdenum and / or chromium.
  • the radiation-emitting organic-electronic device is an organic
  • the specified embodiments of the radiation-emitting organic-electronic device can be prepared according to the following method.
  • the method for producing a radiation-emitting organic-electronic device comprises
  • the spacer further comprises at least one group E bound to the linear molecular chain.
  • E comprises hydrogen and / or an organic radical.
  • the organic radical may be an alkyl group, an amine group, a hydroxy group, an ester group
  • the organic radical is an alkyl group.
  • the molecules of the fluorescent compound each have a singlet ground state S o, an excited singlet state S i occupied by a singlet exciton, and a triplet state ang excited by triplet excitons.
  • the triplet state ⁇ consists of three substates. The transition of the singlet exciton from the S i state to the singlet ground state S o radiation can be emitted.
  • step C) applied so that the transition dipole moment of the transition of the singlet exciton from the S i state to the S o ground state in the molecules of the fluorescent compound is aligned parallel to the plane of extension of the substrate.
  • the fluorescent light is provided. According to one embodiment, the fluorescent
  • the fluorescent compound is applied in method step C) such that the permanent dipole moments of the molecules of the fluorescent compound of the formula A in the ground state parallel to
  • the fluorescent dye Arrange extension plane of the substrate. Since the permanent dipole moments of the molecules in the ground state correlate approximately to the transition dipole moments of the S i - S o transitions, alignment of the transition dipole moments parallel to the plane of extension of the substrate can thus be ensured. According to one embodiment, the fluorescent dye
  • Compound in step C) evaporated in vacuo and deposited on the first electrode or in a
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the fluorescent light is applied.
  • the solvent is selected from a group of solvents which include ethanol, isopropanol, acetonitrile, dichloromethane, phenetole, xylene,
  • process step C) comprises applying the fluorescent compound of formula A and a matrix material to produce a
  • the electric or magnetic field is preferably applied so that the permanent
  • method step C) for producing a light-emitting layer comprises the following
  • steps - Provide a source of a fluorescent
  • R is an electron withdrawing substituent and R 'is an electron donating substituent.
  • the spacer comprises a linear molecular chain to the two
  • the spacer further comprises at least one group E bound to the linear molecular chain.
  • E comprises hydrogen and / or an organic radical.
  • the fluorescent compound is deposited so that the linear molecular chains of the molecules of the fluorescent compound are aligned parallel to the plane of extension of the substrate.
  • the electric field has a field strength of between 0.1 kV / mm and 10 kV / mm.
  • the source is designed to be fluorescent
  • the source is formed by a heatable crucible in which the fluorescent compound to be applied or the fluorescent compound to be applied and the
  • Figure 1 shows a schematic side view of a
  • Embodiment of a radiation-emitting organic-electronic device Embodiment of a radiation-emitting organic-electronic device.
  • Figure 2 shows the alignment of Studentsgangsdipolmomenten the molecules of the fluorescent compound of the invention in parallel
  • FIG. 3 shows the alignment of transition dipole moments of the molecules of a non-inventive phosphorescent emitter for
  • FIG. 1 shows an embodiment of a
  • a first electrode (3) is arranged.
  • the first electrode (3) is connected as an anode, consists of ITO and is transparent.
  • a first charge carrier injection layer (4) is arranged above the first electrode (3) .
  • the first charge carrier injection layer (4) is formed as a hole injection layer and consists
  • the light-emitting layer (5) is between the first (4) and a second
  • Charge carrier injection layer (6) arranged.
  • Light-emitting layer (5) comprises a matrix material, for example, TCP (1, 3, 5-tris (carbazol-9-yl) benzene) in which a fluorescent compound is contained.
  • TCP 1, 3, 5-tris (carbazol-9-yl) benzene
  • the fluorescent compound is
  • Molecules of the fluorescent compound is between 0.01 eV and 0.25 eV, and thus is so small that the Si state can be efficiently thermally re-occupied from the Ti state according to a Boltzmann distribution, whereby besides the 25% singlet excitons as well the 75% triplet excitons can be used for light emission.
  • Charge carrier injection layer (6) is a
  • Electron injection layer for example, consists of BCP and has a layer thickness of 50 nm.
  • the second electrode (7) is arranged above the second charge carrier injection layer (6).
  • the second electrode (7) is connected as a cathode, consists of silver and is reflective
  • the radiation-emitting organic-electronic device (1) in operation emits light downwards over the first electrode (3) and the
  • an external quantum efficiency of the radiation-emitting organic-electronic device can be achieved over 20%, since on the one hand the plasmon excitation is suppressed or largely suppressed and moreover over 25%. the generated excitons to
  • FIG. 2 shows a substrate (2) of a radiation-emitting organic-electronic device (1) according to the invention.
  • the substrate (2) extends in an xy plane.
  • FIGS. 1 and 2 show a substrate (2) of a radiation-emitting organic-electronic device (1) according to the invention.
  • the substrate (2) extends in an xy plane.
  • FIGS. 1 and 2 show a metallic electrode (not shown) in the radiation-emitting organic electronic device.
  • fluorescent compound take any orientation as long as it contains the axis of the transition dipole moment (10).
  • FIG. 3 shows a substrate (2) of a radiation-emitting organic-electronic device (1) of the prior art
  • the substrate (2) extends in an xy plane.
  • the light-emitting layer contains non-inventive phosphorescent emitters (not shown).
  • the transition dipole moments of the three different ⁇ -so transitions of the phosphorescent emitters are labeled 11-1, 11-2 and 11-3.
  • the fluorescent compound according to the invention does not assume any orientation. Shown is a parallel arrangement of the molecular plane (9-2) to the plane of extension of the substrate (2), to a parallel arrangement of the

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Abstract

Es wird eine strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung angegeben. Die strahlungsemittierende organischelektronische Vorrichtung umfasst -ein Substrat, -eine erste Elektrode angeordnet über dem Substrat, -eine lichtemittierende Schicht angeordnet über der ersten Elektrode, -eine zweite Elektrode angeordnet über der lichtemittierenden Schicht. Die lichtemittierende Schicht umfasst eine fluoreszierende Verbindung folgender Formel A: Formel A wobei R für einen elektronenziehenden Substituent und R' für einen elektronenschiebenden Substituent stehen. Der Spacer umfasst eine lineare Molekülkette an die die beiden Substituenten R und R' endständig angebunden sind und zumindest eine an die lineare Molekülkette gebundene Gruppe E, wobei E für Wasserstoff und/oder einen organischen Rest steht. Die lineare Molekülkette der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung ist parallel zur Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet.

Description

Beschreibung
Strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Strahlungsemittierende organisch¬ elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen
Vorrichtung.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 103 156.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die externe Quanteneffizienz strahlungsemittierender
organisch-elektronischer Vorrichtungen wird definiert durch das Verhältnis aus in die Umgebung ausgekoppelten Photonen zu den injizierten Elektronenlochpaaren (Exzitonen) . Die externe Quanteneffizienz kann mit folgender Formel beschrieben werden : next = Y x ns/T x qeff x r]out Dabei ist γ der Ladungsträgergleichgewichtsfaktor, der das Verhältnis zwischen injiziierten Elektronen und Löchern angibt, die gemeinsam Exzitonen bilden. Der Faktor ns/T gibt den Anteil der Exzitonen an, die strahlend zerfallen können und wird als Exzitonenbildungseffizienz beziehungsweise als Singulett-Triplett Verhältnis bezeichnet. In fluoreszierenden Verbindungen ist dieser Wert aufgrund der Spin-Auswahlregel auf maximal 25 % begrenzt. Durch den Einsatz
phosphoreszierender Verbindungen kann dieser Wert theoretisch vervierfacht werden. qeff bezeichnet die effektive interne Quanteneffizienz, die den Anteil der Exzitonen beschreibt, die strahlend rekombinieren. Der Faktor nout gibt an, welcher Anteil der erzeugten Photonen die Strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung verlassen kann und wird als Auskoppeleffizienz bezeichnet. Die externe
Quanteneffizienz next von strahlungsemittierenden organischelektronischen Vorrichtungen, insbesondere organischer
Leuchtdioden (OLEDs) wird somit sowohl durch die Art des eingesetzten Emitters, als auch zum großen Teil durch
optische Parameter bestimmt.
Zu den optischen Effekten, die die Effizienz der
Lichtauskopplung aus der Vorrichtung reduzieren, gehören Einkoppelverluste in das Substrat, Anregung von
Wellenleitermoden in verschiedenen Schichten einer
strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung, Absorptionsverluste und Verluste durch Anregung von Plasmonen (Elektronendichteschwingungen) an metallischen Elektroden. Dies hat zur Folge, dass nur etwa 20 % der erzeugten Photonen nach außen emittiert werden, das heißt die externe
Quanteneffizienz ist, bei Annahme einer effektiven internen Quanteneffizienz von 100 %, also auch bei Verwendung
phosphoreszierender Triplett Emitter, auf ungefähr 20 % beschränkt. Werden fluoreszierende Singulett Emitter
eingesetzt, verringert sich mit der effektiven internen
Quanteneffizienz auch die theoretisch erreichbare externe Quanteneffizienz auf ungefähr 5 %. Etwa 30 % der in einer lichtemittierenden Schicht einer strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung erzeugten Photonen gehen durch die Erzeugung von Oberflächenplasmonen an einer
metallischen Elektrode für die Abstrahlung in die Umgebung verloren . Zur Erhöhung der externen Quanteneffizienz sind
beispielsweise Maßnahmen bekannt, das durch ein Substrat geführte Licht effizienter auszukoppeln. Hierzu werden beispielsweise auf der Substrataußenseite Folien mit
Streupartikeln oder Folien mit Oberflächenstrukturen wie etwa Mikrolinsen oder Prismen verwendet. Es ist auch bekannt, eine direkte Strukturierung der Substrataußenseite vorzusehen oder Streupartikel in das Substrat einzubringen. Einige dieser Ansätze, beispielsweise die Verwendung von Streufolien, werden bereits kommerziell eingesetzt und können insbesondere bei als Beleuchtungsmodulen ausgeführten OLEDs bezüglich der Abstrahlfläche hochskaliert werden. Jedoch haben diese
Ansätze zur Lichtauskopplung die wesentlichen Nachteile, dass die Auskoppeleffizienz auf etwa 60-70% des im Substrat geleiteten Lichts begrenzt ist und dass das Erscheinungsbild der OLED wesentlich beeinflusst wird, da durch die
aufgebrachten Schichten oder Filme eine milchige, diffus reflektierende Oberfläche erzeugt wird. Nachteil dieser
Verfahren sind auch teils hohe Kosten und komplizierte
Produktionsverfahren. Zur Erhöhung der internen
Lichtauskopplung sind beispielsweise Maßnahmen bekannt, Streuschichten zwischen dem Substrat und einer ITO-Anode anzuordnen oder die Substratoberfläche über der eine ITO Anode angeordnet ist, aufzurauen.
Mit den bisher beschriebenen Maßnahmen ist es jedoch nicht möglich, den Anteil des in der lichtemittierenden Schicht einer OLED erzeugten Lichts, der durch die Anregung von
Plasmonen für die Auskopplung verloren geht, zu minimieren und gleichzeitig bei Einsatz fluoreszierender Emitter alle oder nahezu alle gebildeten Exzitonen, also Singulett und Triplett Exzitonen für die Lichtemission zu nutzen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung anzugeben, bei der die externe Quanteneffizienz gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein im Vergleich zum
Stand der Technik kostengünstiges und vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsemittierenden organischelektronischen Vorrichtung mit verbesserter externer
Quanteneffizienz anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die strahlungsemittierende
organisch-elektronische Vorrichtung und das Verfahren zu deren Herstellung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sowie Weiterbildungen der
vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Gemäß einer Ausführungsform wird eine strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung angegeben. Die
strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung umfasst
- ein Substrat,
- eine erste Elektrode angeordnet über dem Substrat,
- eine lichtemittierende Schicht angeordnet über der ersten Elektrode,
- eine zweite Elektrode angeordnet über der
lichtemittierenden Schicht. Die lichtemittierende Schicht umfasst eine fluoreszierende Verbindung folgender Formel A R— Spacer R
Formel A wobei R für einen elektronenziehenden Substituent und R' für einen elektronenschiebenden Substituent stehen. Der Spacer umfasst eine Molekülkette an die die beiden Substituenten R und R' endständig angebunden sind und zumindest eine an die Molekülkette gebundene Gruppe E. Dass die beiden
Substituenten R und R' endständig an die Molekülkette
angebunden sind, bedeutet, dass die Molekülkette die
Substituenten R und R' miteinander verbindet. E umfasst Wasserstoff und/oder einen organischen Rest. Der organische Rest kann eine Alkylgruppe, eine Amingruppe, eine
Hydroxygruppe, eine Estergruppe und/oder eine Ethergruppe sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem organischen Rest um eine Alkylgruppe. Vorzugsweise handelt es sich bei der zumindest einen an die Molekülkette gebundene Gruppe E um Wasserstoff .
Vorzugsweise ist die Molekülkette eine lineare Molekülkette. Die Atome der linearen Molekülkette liegen vorzugsweise in einer Ebene. Die zumindest eine an die Molekülkette gebundene Gruppe E kann aus der Ebene herausragen. Vorzugsweise liegt auch die zumindest eine an die Molekülkette gebundene Gruppe E in der Ebene der linearen Molekülkette, so dass alle Atome des Spacers in einer Ebene liegen.
In einer Ausführungsform ist die lineare Molekülkette
ungesättigt. Insbesondere weist die lineare Molekülkette alternierende Aromaten, Heteroaromaten und/oder CC- Doppelbindungen auf. Bevorzugt besteht die lineare Molekülkette aus alternierende Aromaten, Heteroaromaten und/oder CC-Doppelbindungen, wobei die an der linearen
Molekülkette beteiligten Atome in einer Ebene liegen. Bei der zumindest einen an die Molekülkette gebunden Rest E handelt es sich in dieser Ausführungsform um die Substituenten der Aromaten, Heteroaromaten und/oder CC-Doppelbindungen.
Vorzugsweise liegt auch die zumindest eine an die lineare Molekülkette gebundene Gruppe E in der Ebene der linearen Molekülkette, so dass alle Atome des Spacers in einer Ebene liegen .
Die fluoreszierende Verbindung der Formel A zeichnet sich durch ihre lineare Molekülkette aus. Die Struktur der
fluoreszierenden Verbindung in der lichtemittierenden Schicht ermöglicht es, dass die linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung parallel zur
Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet sind. Befinden sich die Atome der linearen Molekülkette in einer Ebene, bedeutet die Ausrichtung der linearen Molekülkette parallel zur Ersteckungsebene des Substrats, dass die Molekülebene jeder linearen Molekülkette parallel bis senkrecht zur
Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet sein kann. Im Betrieb der Vorrichtung weisen die Moleküle der
fluoreszierenden Verbindung jeweils einen Singulett- Grundzustand S o , einen mit einem Singulett Exziton
besetzten angeregten Singulett-Zustand S i und einen mit Triplett Exzitonen angeregten Triplett-Zustand ΤΊ auf. Der Triplett Zustand ΤΊ setzt sich aus drei Unterzuständen
zusammen. Durch den Übergang des Singulett Exzitons aus dem S i-Zustand in den Singulett-Grundzustand S o kann Strahlung emittiert werden. Durch die parallele Ausrichtung der linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung zur
Ersteckungsebene des Substrats sind auch die
Übergangsdipolmomente der S i - S o Übergänge der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung parallel zur Ersteckungsebene des Substrats ausgerichtet. Die Orientierung der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung und damit auch die Orientierung der Übergangsdipolmomente können mit optischen Messmethoden bestimmt werden, wie in D. Yokoyama et al . , Organic
Electronics 10, 2009, 127-137; M. Flämmich et al . , Organic Electronics 11, 2010, 1039-1046; J. Frischeisen et al . , Organic Electronics 12, 2011, 809-817 beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform werden die energetisch
niedrigsten angeregten Zustände der Moleküle der
fluoreszierenden Verbindung im Betrieb der Vorrichtung unterschiedlich besetzt. Die gemäß der Spin-Statistik
gebildeten 25% Singulett-Exzitonen besetzen in den Molekülen jeweils den niedrigsten Singulett-Zustand S i , die zu 75% gebildeten Triplett-Exzitonen besetzen den aus drei
Unterzuständen bestehenden niedrigsten Triplett-Zustand ΤΊ, welcher energetisch unter dem S i liegt. Durch den strahlenden Übergang der Singulett Exzitonen aus dem S i-Zustand in den Singulett-Grundzustand S o kann im Betrieb der Vorrichtung Strahlung emittiert werden. Der energetische Abstand zwischen den Zuständen S i und ΤΊ ist erfindungsgemäß so klein, dass der S i Zustand aus dem ΤΊ Zustand gemäß einer
Boltzmannverteilung effizient thermisch rückbesetzt werden kann. Dadurch können neben den 25% Singulett-Exzitonen auch die 75% Triplett-Exzitonen für die Lichtemission genutzt werden . Gemäß einer Ausführungsform sind die Übergangsdipolmomente des Übergangs der Singulett Exzitonen aus dem S i-Zustand in den So-Grundzustand der Moleküle der fluoreszierenden
Verbindung parallel zur Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet.
Durch die Ausrichtung der Übergangsdipolmomente parallel zur Ersteckungsebene des Substrats wird der Verlust der
emittierten Strahlung durch Plasmonenanregung verhindert oder zumindest weitgehend verhindert.
Unter einem Plasmon wird eine Ladungsträgerdichteschwingung an der Grenzfläche einer metallischen Elektrode und eines angrenzenden Dielektrikums, also einer organischen Schicht verstanden. Die organische Schicht kann beispielsweise die lichtemittierende Schicht oder eine
Ladungsträgerinjektionsschicht sein. Durch die emittierte Strahlung können freie Ladungsträger, insbesondere Elektronen in der metallischen Elektrode zu
Ladungsträgerdichteschwingungen angeregt werden. Damit geht ein Teil der emittierten Strahlung durch die Anregung
verloren und kann somit nicht mehr aus der
Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung nach außen ausgekoppelt werden. Insbesondere bezeichnen
Plasmonen (präziser Oberflächenplasmonenpolaritonen) hierbei longitudinale Ladungsträgerdichteschwingungen die parallel zur Erstreckungsebene einer Oberfläche einer metallischen Elektrode an dieser Oberfläche auftreten.
Oberflächenplasmonen können dabei insbesondere an der der in der lichtemittierenden Schicht zugewandten Oberfläche dieser metallischen Elektrode erzeugt werden. Plasmonen werden von einer emittierten Strahlung angeregt, die aus Übergängen mit einem Übergangsdipolmoment resultiert, das senkrecht zur Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet ist. Durch die parallele Ausrichtung bzw. die weitgehend parallele
Ausrichtung der Übergangsdipolmomente der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung zu der Erstreckungsebene des Substrats kann somit die Plasmonenanregung unterdrückt beziehungsweise weitgehend unterdrückt werden.
Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
Weiter kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen
Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen oder der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen oder dem anderen Element angeordnet sein.
Durch den elektronenziehenden Substituent R und den
elektronenschiebenden Substituent R' weisen die Moleküle der fluoreszierenden Verbindung im Grundzustand ein permanentes Dipolmoment auf.
In einer Ausführungsform sind die permanenten Dipolmomente der Moleküle der Verbindung der Formel A im Grundzustand parallel zur Erstreckungsebene des Substrats angeordnet. Da die permanenten Dipolmomente der Moleküle im Grundzustand näherungsweise mit den Übergansdipolmomenten der S i - S o
Übergänge korrelieren, kann so eine Ausrichtung der
Übergangsdipolmomente parallel zur Erstreckungsebene des Substrats gewährleistet werden. Gemäß einer Ausführungsform sind die linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung in der
lichtemittierenden Schicht parallel zueinander ausgerichtet. Gemäß einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Schicht erhältlich durch ein Verdampfen der fluoreszierenden
Verbindung im Vakuum und eine Abscheidung über der ersten Elektrode. Die linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung und damit die
Übergangsdipolmomente der Si-So Übergänge werden parallel zur Erstreckungsebene des Substrats abgeschieden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Schicht erhältlich durch ein Aufbringen der fluoreszierenden
Verbindung in Lösung über der ersten Elektrode,
beispielsweise durch Spin-Coating, Sprüh- oder
Druckverfahren. Die linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung und damit die
Übergangsdipolmomente der Si-So Übergänge werden parallel zur Erstreckungsebene des Substrats abgeschieden.
Betrachtet man die Komponenten der Übergangsdipolmomente der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung parallel (μμ) und senkrecht (μ±) zur Erstreckungsebene des Substrats, so beträgt das Verhältnis μμ/ μ± der Beträge dieser beider Komponenten gemäß einer Ausführungsform mehr als 2:1 , bevorzugt mehr als 5:1, besonders bevorzugt mehr als 10:1 und ganz besonders bevorzugt mehr als 20:1. Gemäß einer Ausführungsform besteht die lichtemittierende Schicht aus der fluoreszierenden Verbindung. Die lichtemittierende Schicht kann auch zwei oder mehrere fluoreszierende Verbindungen der Formel A umfassen oder daraus bestehen. In einer Ausführungsform wird durch den Übergang der
Singulett Exzitonen vom S i-Zustand zu dem S o-Zustand im
Betrieb der Vorrichtung eine Strahlung im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, beispielsweise im blauen, grünen oder roten Spektralbereich emittiert.
In einer Ausführungsform umfasst die strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung zumindest eine weitere lichtemittierende Schicht. Beispielsweise umfasst die
strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung eine erste lichtemittierende Schicht, die Strahlung im blauen Wellenlängenbereich emittiert, eine zweite lichtemittierende Schicht, die Strahlung im grünen Wellenlängenbereich
emittiert und eine dritte lichtemittierende Schicht, die Strahlung im roten Wellenlängenbereich emittiert. Die nach außen abgestrahlte Strahlung kann einen weißfarbigen
Leuchteindruck erwecken. Alle Merkmale, die für die
lichtemittierende Schicht beschrieben sind, gelten auch für die weiteren lichtemittierenden Schichten. Da die Moleküle der fluoreszierenden Verbindung nur einen strahlenden Übergang und somit nur ein Übergangsdipolmoment aufweisen, kann die Molekülebene der linearen Molekülkette der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung in jeder beliebigen Orientierung also parallel bis senkrecht zur Erstreckungsebene des Substrats angeordnet sein. Mit anderen Worten kann die Molekülebene der linearen Molekülkette jede Orientierung einnehmen, die rotationssymmetrisch zur Achse des Übergangsdipolmoments ist. Dies wird graphisch in Figur 2 dargestellt .
Gemäß einer Ausführungsform ist R aus einer Gruppe von elektronenziehenden Substituenten ausgewählt, die
-1- †CN _ - -Hal und †CHal3
Figure imgf000014_0001
umfasst, wobei ^ für die Anbindungen des Substituent R an den Spacer steht,
wobei R" = H, Alkyl, OH, OAlkyl, SH, SAlkyl oder Hai,
Alkyl = CH3, C2H5, CH(CH3)2 oder CH2CH2CH3 und
Hai = F, Cl, Br oder I. Bevorzugt ist R' ' = Alkyl, OH, OAlkyl oder Hai, Alkyl = CH3 oder C2H5 und Hai = F oder Cl .
Gemäß einer Ausführungsform ist R' aus einer Gruppe von elektronenschiebenden Substituenten ausgewählt, die
|_| O O
-|-NH(Alkyl) -|-N-C-Alkyl - -0-C-Alkyl -|-N(Alkyl)2 - -NH2 -j-OH -|-Alkyl -j-OAlkyl -Ij-Phenyl
O S
-}-S-C-Alkyl fO-C-Alkyl _ †SH _ -^-S03H und -|-SAIkyl umfasst, wobei ^ für die Anbindungen des Substituent R' an den
Spacer steht,
wobei Alkyl = CH3, C2H5, CH(CH3)2 oder CH2CH2CH3, bevorzugt Alkyl = CH3 oder C2H5.
Gemäß einer Ausführungsform ist die fluoreszierende
Verbindung aus einer Gruppe von Verbindungen der allgemeinen Formeln 1 bis 13 ausgewählt,
Figure imgf000015_0001
Formel 1
Figure imgf000015_0002
Formel 2
Figure imgf000015_0003
Formel 3
Figure imgf000015_0004
Formel 4
Figure imgf000015_0005
Formel 5
Figure imgf000015_0006
Figure imgf000016_0001
Formel 7
Figure imgf000016_0002
Formel 8,
Figure imgf000016_0003
Formel 13
R steht in den Formeln 1 bis 13 für einen elektronenziehenden Substituent und R' für einen elektronenschiebenden Substituent. X, X' , Z und Z' sind unabhängig voneinander gleich oder unterschiedlich gewählt und stehen für C-H oder
N. L und L' stehen für NH, 0 oder S. Weiter gilt:
n, n' , n' ' , n' ' ' , m, m' ' ' , q = 1, 2, 3 oder 4, bevorzugt n, n' , n' ' , m, m' ' ' , q = 1 oder 2 und n' ' ' = 2 oder 3;
m' , m' ' , p''= 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, bevorzugt m' , m' ' = 5 oder
6;
p, p' , q' = 3, 4, 5, 6 oder 7, bevorzugt p, p' , q' = 5 oder
In einer Ausführungsform können die Wasserstoffatome an den CC-Doppelbindungen und an den Aromaten der Verbindungen der Formeln 1 bis 13 ganz oder teilweise durch einen organischen Rest ersetzt sein. Der organische Rest kann eine Alkylgruppe, eine Amingruppe, eine Hydroxygruppe, eine Estergruppe oder eine Ethergruppe sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem organischen Rest um eine Alkylgruppe. Die Alkylgruppe ist bevorzugt eine Methyl- oder Ethylgruppe. Die Wasserstoffatome und/oder der organische Rest entsprechen somit der zumindest einen an die Molekülkette gebundenen Gruppe E der
fluoreszierenden Verbindung der Formel A. Beispielsweise ist somit eine Verbindung folgender Struktur möglich, die aus Formel 5 abgleitet ist:
Figure imgf000017_0001
In einer Ausführungsform können die Aromaten in den
Verbindungen der Formeln 1 bis 13 ganz oder teilweise durch fünf- oder sechsgliedrige Heteroaromaten ersetzt sein.
Beispielsweise ist somit eine Verbindung folgender Struktur möglich, die aus Formel 9 abgleitet ist:
Figure imgf000018_0001
Die fünfgliedrigen Heteroaromaten können beispielsweise aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Pyrrol, Furan, Thiophen, Selenophen, Imidazol, Oxazol und Thiazol umfasst.
Die sechsgliedrigen Heteroaromaten können beispielsweise aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Pyridin, Phosphabenzol , Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, 1 , 2 , 4-Triazin und 1,2,4,5- Tetrazin umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform ist R aus einer Gruppe von elektronenziehenden Substituenten ausgewählt ist, die
-1- †CN _ - -Hal und †CHal3
Figure imgf000018_0002
umfasst, wobei ^ für die Anbindungen des Substituent R an die Verbindungen der allgemeinen Formeln 1 bis 13 steht, wobei R" = H, Alkyl, OH, OAlkyl, SH, SAlkyl oder Hai,
Alkyl = CH3, C2H5, CH(CH3)2 oder CH2CH2CH3 und
Hai = F, Cl, Br oder I. Bevorzugt ist R' ' = Alkyl, OH, OAlkyl oder Hai, Alkyl = CH3 oder C2H5 und Hai = F oder Cl .
Gemäß einer Ausführungsform ist R' aus einer Gruppe von elektronenschiebenden Substituenten ausgewählt ist, die
|_| O O
-|-NH(Alkyl) -j-N-C-Alkyl - -0-C-Alkyl -|-N(Alkyl)2 -ij-NH2 -j-OH -|-Alkyl -|-OAIkyl -Ij-Phenyl
O S
-}-S-C-Alkyl fO-C-Alkyl _ †SH _ - -SOgH und -|-SAIkyl
umfasst, wobei ^ für die Anbindungen des Substituent R' an die
Verbindungen der allgemeinen Formeln 1 bis 13 steht, wobei Alkyl = CH3, C2H5, CH(CH3)2 oder CH2CH2CH3, bevorzugt Alkyl = CH3 oder C2H5.
In einer Ausführungsform sind die Substituenten an den CC- Doppelbindungen der Verbindungen der Formeln 1 bis 5, 7 bis 9 und 13 in trans-Stellung zueinander angeordnet. In einer Ausführungsform handelt es sich bei den Substituenten um Wasserstoffatome . Es kann sich bei den Substituenten aber auch um einen organischen Rest handeln. Es handelt sich in dieser Ausführungsform bei den Verbindungen der Formeln 1 bis 5, 7 bis 9 und 13 um die all-trans Verbindungen. Der
elektronenziehende Substituent R und der elektronenschiebende Substituent R' sind in den Verbindungen über eine lineare Molekülkette miteinander verbunden. Die Molekülkette kann sich in einer Ebene erstrecken. Alle Atome der linearen
Molekülkette liegen vorzugsweise in einer Ebene.
Die fluoreszierenden Verbindungen der Formeln 1 bis 13 zeichnen sich durch ihre langgestreckte und lineare
Molekülkette aus. Die langgestreckte, lineare Molekülkette verbindet die Substituenten R und R' miteinander. Die lineare Molekülkette erstreckt sich in einer Ebene. Durch die
Verbindungen der Formeln 1 bis 13 kann eine lichtemittierende Schicht erzeugt werden, in denen die Molekülebenen der linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindungen der Formeln 1 bis 13 anisotrop zur
Ersteckungsebene des Substrats angeordnet sind. Durch die anisotrope Ausrichtung der Molekülebene der linearen
Molekülkette der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung zur Ersteckungsebene des Substrats sind die Übergangsdipolmomente der S i - S o Übergänge der Moleküle der fluoreszierenden
Verbindung parallel zur Ersteckungsebene des Substrats ausgerichtet . Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die lichtemittierende Schicht ein Matrixmaterial, in dem die fluoreszierende Verbindung enthalten ist. Gemäß einer Ausführungsform weist das Matrixmaterial eine isotrope Molekülstruktur auf. Beispielsweise kann das
Matrixmaterial MCP (1, 3-bis (carbazol-9-yl) benzol) , TCP
(1, 3, 5-tris (carbazol-9-yl) benzol) , TcTa (4, 4', 4'''- tris (carbazol-9-yl) triphenylamin) , CBP (4, 4' -bis (carbazol-9- yl) biphenyl) , UGH-2 (1, 4-bis (triphenylsilyl) benzol) , UGH-3 (1, 3-bis (triphenylsilyl) benzol) , Spiro-CBP (2, 2', 7,7'- tertakis (carbazol-9-yl) -9, 9-spirobifluoren) , DPFL-CBP (2,7- bis (carbazol-9-yl) -9, 9-ditolylfluoren) , BST (4,4'- di (triphenylsilyl) -p-terphenyl) oder BSB (4,4'- di (triphenylsilyl) -biphenyl) sein. Das Matrixmaterial kann auch eine der folgenden Verbindungen sein:
Figure imgf000020_0001
DPEPO
Es sind auch herkömmliche Matrixmaterialien einsetzbar, die dem Fachmann bekannt sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Matrixmaterial eine anisotrope Molekülstruktur auf. Mittels derartiger
Matrixmaterialien kann eine anisotrope beziehungsweise parallele Ausrichtung der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung zur Erstreckungsebene des Substrats zusätzlich unterstützt werden. Für das Matrixmaterial mit anisotroper Molekülstruktur gilt, dass insbesondere keine im Wesentlichen symmetrisch substituierten Verknüpfungspunkte innerhalb der Molekülstruktur vorliegen dürfen.
Insbesondere wird unter einem Matrixmaterial mit anisotroper Molekülstruktur ein Material verstanden, bei dem ausgehend von einer zentralen Verzweigungsstelle insbesondere einem zentralen Atom oder einem zentralen Ring keine drei, vier oder mehr Substituenten mit gleicher oder im Wesentlichen gleicher Struktur vorliegen, wobei nur Substituenten beachtet werden, die nicht Wasserstoff sind. Eine gleiche Struktur bedeutet dabei, dass die Substituenten identisch sind. Eine im Wesentlichen gleiche Struktur bedeutet ferner, dass sich die mindestens drei Substituenten hinsichtlich des auf sie entfallenden Molekulargewichts zwar unterscheiden, dass aber bei keinem der Substituenten der Verzweigungsstelle ein
Molekulargewicht vorliegt, das zumindest 50 % unter einem der anderen Substituenten liegt, wobei nur Substituenten
beobachtet werden, die nicht Wasserstoff sind.
Dementsprechend sind Moleküle mit anisotroper Molekülstruktur keine hochsymmetrischen Moleküle mit mehr als zwei gleichen Substituenten oder sie weisen bei Verzweigungsstellen mit drei oder mehr Substituenten beispielsweise bei
Verzweigungsstellen, wie tertiären Aminstickstoffatomen oder zumindest dreifach substituierten Benzolringen
unterschiedliche Substituenten auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Matrixmaterial löcherleitende und/oder elektronenleitende Eigenschaften aufweisen.
In den fluoreszierenden Verbindungen der Formel A,
insbesondere der Formeln 1 bis 13 sind die elektronenziehenden Substituenten R und die
elektronenschiebenden Substituenten R' räumlich durch die lineare Molekülkette voneinander getrennt. Dadurch sind auch das auf dem elektronenschiebenden Substituenten lokalisierte HOMO (highest occupied molecular orbital) und das auf dem elektronenziehenden Substituenten lokalisierte LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) dieser Moleküle räumlich separiert und weisen nur eine sehr geringe Überlappung auf. Die elektronisch angeregten Singulett und Triplett Zustände Si und Ti werden durch den Übergang eines Elektrons vom HOMO in das LUMO erzeugt. Die so genannte nichtklassissche
Austauschwechselwirkung zwischen den beiden ungepaarten
Elektronen in HOMO und LUMO führt zu einer energetischen Aufspaltung zwischen den eigentlich entarteten, also
energetisch gleichen Zuständen Si und ΤΊ, der ΤΊ wird
energetisch abgesenkt. Die Stärke der Austauschwechselwirkung und somit Größe der Si-Ti-AufSpaltung korreliert mit der HOMO-LUMO-Überlappung, die erfindungsgemäß aufgrund der
Molekülstruktur der Verbindungen der Formel A, insbesondere der Verbindungen der Formeln 1 bis 13 schwach ausgeprägt ist. Hieraus resultiert ein sehr geringer energetischer Abstand zwischen ΤΊ und Si, letzterer kann somit bei Raumtemperatur entsprechend der Bolt zmannverteilung effizient thermisch aus dem Ti rückbesetzt werden. Durch die Rückbeset zung können auch die zu 75 % gebildeten Triplett Exzitonen zur
Strahlungsemission der fluoreszierenden Verbindungen genutzt werden. Bei den lichtemittierenden Schichten mit den
erfindungsgemäßen fluoreszierenden Verbindungen kann somit eine effektive interne Quanteneffizienz wie bei
phosphoreszierenden Emittern durch die Nutzung aller oder nahezu aller Exzitonen erreicht werden. Der Einsatz teurer phosphoreszierender Emitter, wie beispielsweise Platin- oder Iridiumkomplexe kann somit vermieden werden. Gemäß einer Ausführungsform werden im Betrieb der Vorrichtung über 25 % der gebildeten Singulett- und Triplettexzitonen zur Strahlungsemission genutzt. In einer Ausführungsform werden zwischen 25 % und 99 %, bevorzugt zwischen 50 % und 99%, besonders bevorzugt zwischen 85 % und 99 % der gebildeten Singulett- und Triplettexzitonen zur Strahlungsemission genutzt. Dies führt zu einer erhöhten effektiven internen Quanteneffizienz der strahlungsemittierenden organischelektronischen Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen mit fluoreszierenden Emittern, bei denen nur 25 % aller gebildeten Exzitonen, nämlich nur die gebildeten Singulett Exzitonen zur Strahlungsemission genutzt werden können . Ingesamt wird die externe Quanteneffizienz der
Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung erhöht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass zum einen die Plasmonenanregung unterdrückt beziehungsweise weitgehend unterdrückt wird und zudem über 25 % der erzeugten Exzitonen zur Strahlungsemission genutzt werden können, also die effektive interne Quanteneffizient erhöht wird.
In einer Ausführungsform liegt die externe Quanteneffizienz der strahlungsemittierenden organisch-elektronischen
Vorrichtung bei über 20 %, bevorzugt bei über 35 %, besonders bevorzugt bei bis zu 50 %. Zur Erreichung dieser Werte sind keine internen oder externen Auskoppelstrukturen nötig.
In einer Ausführungsform umfasst die Strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung interne und/oder externe Auskoppelstrukturen. So kann die externe Quanteneffizienz nochmals erhöht werden und eine externe Quanteneffizienz von bis zu 99% erreicht werden. Beispielsweise können auf der Substrataußenseite Folien mit Streupartikeln oder Folien mit Oberflächenstrukturen wie Mikrolinsen oder Prismen
aufgebracht werden. Es ist auch eine direkte Strukturierung der Substrataußenseite möglich oder es werden Streupartikel in das Substrat eingebracht. Es können auch Streuschichten zwischen dem Substrat und der ersten Elektrode angeordnet werden oder die Substratoberfläche über der die erste
Elektrode angeordnet ist, aufgeraut werden. Gemäß einer Ausführungsform liegt der Energieunterschied des Si-Zustands und des Ti-Zustands zwischen 0,01 eV und 0,25 eV. Bevorzugt liegt der Energieunterschied des Si-Zustands und des Ti-Zustands zwischen 0,01 eV und 0,18 eV, besonders bevorzugt zwischen 0,01 eV und 0,10 eV.
Interessanterweise ist der eigentlich spinverbotene Reverse- Intersystem-Crossing-Prozess vom ΤΊ in den Si-Zustand
aufgrund der geringen energetischen Aufspaltung zwischen den Zuständen sehr effizient, in der Literatur werden Reverse- Intersystem-Crossing-Effizienzen von bis zu 86% für rein organische Moleküle mit hohem Charge-Transfer Anteil der tiefsten elektronischen Zustände und kleinen Si-ΤΊ- AufSpaltungen berichtet (Gouchi et.al., Nature Photonics 2012, 6, 253) . Entsprechend hohe Effizienzen können auch bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen der fluoreszierenden Verbindung erreicht werden, so dass keine zusätzlichen
Materialien mit hoher Spin-Bahn-Kopplung notwendig sind, um die Effizienz des Si-Ti-Übergangs zu erhöhen. Die
lichtemittierende Schicht kann somit ausschließlich aus der fluoreszierenden Verbindung oder aus der fluoreszierenden Verbindung und dem Matrixmaterial bestehen. Gemäß einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Schicht erhältlich durch gleichzeitiges Verdampfen der
fluoreszierenden Verbindung und des Matrixmaterials im Vakuum und Abscheidung der fluoreszierenden Verbindung und des
Matrixmaterials über der ersten Elektrode.
Gemäß einer Ausführungsform ist die lichtemittierende Schicht erhältlich durch ein Aufbringen der fluoreszierenden
Verbindung und des Matrixmaterials in Lösung über der ersten Elektrode, beispielsweise durch Spin-Coating, Sprüh- oder Druckverfahren .
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste und/oder die zweite Elektrode transparent ausgebildet. Unter "transparent" wird vorliegend verstanden, dass ein Material, eine Schicht oder ein Element für das gesamte sichtbare elektromagnetische Spektrum oder eines Teilspektrums davon zumindest teilweise durchlässig ist. Die erste beziehungsweise zweite Elektrode kann jeweils als Anode oder als Kathode geschaltet werden. Erzeugtes Licht in der lichtemittierenden Schicht
beispielsweise einer OLED kann so über die Anode und/oder die Kathode abgestrahlt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine transparente Elektrode ein transparentes leitendes Oxid auf oder besteht aus einem transparenten leitenden Oxid. Transparente leitende Oxide (TCOs) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären MetallsauerstoffVerbindungen, wie
beispielsweise ZnO, Sn02, oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise AlZnO,
Zn2Sn04, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Zn2In205 oder In4Sn30i2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können in verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Weiterhin
entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein .
Weiterhin kann die transparente Elektrode eine metallische Elektrode sein. Die metallische Elektrode weist
beispielsweise ein Metall auf, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium, Samarium, Germanium, Zink, Kupfer, Indium, Zinn und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen daraus. Die metallische Elektrode weist eine derart geringe Dicke auf, dass sie zumindest teilweise durchlässig für Licht ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die transparente Elektrode gebildet sein aus einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine
Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten . Hierbei kann eine weitere Metall-Aufwachsschicht, welche Germanium enthält oder aus Germanium besteht, als
Benetzungsvermittler auf die erste ITO-Schicht aufgebracht sein, um die homogene Abscheidung beispielsweise von Ag als Schicht des Schichtenstapels der transparenten Elektrode der Schichtenfolge zu verbessern.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die transparente Elektrode eines oder mehrere der folgenden Materialien vorsehen alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und - teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren; Graphen-Teilchen und -Schichten und Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Ist nur eine aus erster und zweiter Elektrode transparent ausgebildet, ist die andere Elektrode vorzugsweise
reflektierend ausgebildet. Die reflektierende Elektrode ist bevorzugt eine metallische Elektrode und weist beispielsweise ein Metall auf, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium, Germanium, Samarium, Zink, Kupfer, Indium, Zinn und Lithium sowie
Verbindungen, Kombinationen und Legierungen daraus.
Alternativ oder zusätzlich kann die reflektierend
ausgebildete Elektrode auch eines oder mehrere der oben genannten transparenten leitenden Oxide aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die reflektierende Elektrode mehrere Schichten umfassen. Beispielsweise kann es sich um einen Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Metalls oder unterschiedlicher Metalle und/oder
desselben TCO oder unterschiedlicher TCOs handeln.
Beispielsweise umfasst die reflektierende Elektrode zumindest eine Schicht aus einem transparenten leitenden Oxid und zumindest eine metallische Schicht. In einer Ausführungsform ist die erste und/oder die zweite Elektrode eine metallische Elektrode oder eine Elektrode umfassend zumindest eine metallische Schicht.
Ist die erste Elektrode reflektierend und die zweite
Elektrode transparent ausgebildet, wird das erzeugte Licht der lichtemittierenden Schicht nach oben über die zweite Elektrode abgestrahlt und die Strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung ist als so genannter „Top-Emitter" ausgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode als Kathode ausgebildet und kann somit Elektronen in die
angrenzenden Schichten injizieren. Die erste Elektrode ist als Anode ausgebildet und dient der Löcherinjektion in die angrenzenden Schichten. Gemäß einer Ausführungsform weist das Substrat die Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat auf. Die Schicht, Platte, Folie oder das Laminat kann Glas, Quarz, Kunststoff, Metall, Siliziumwafer oder Kombinationen der genannten Materialien umfassen oder daraus bestehen.
In einer Ausführungsform ist das Substrat transparent. Somit kann, wenn die erste Elektrode transparent ausgebildet ist, erzeugtes Licht von der lichtemittierenden Schicht durch das Substrat abgestrahlt werden. Die Strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung, beispielsweise eine OLED kann somit als so genannter „Bottom-Emitter" ausgeführt sein. Möglich ist auch, dass es sich um eine „transparente OLED" handelt, wenn zusätzlich die zweite Elektrode transparent ausgeführt ist und die Lichtemission somit sowohl nach unten durch eine transparente erste Elektrode und ein transparentes Substrat als auch nach oben durch eine transparente zweite Elektrode erfolgt.
Weiterhin kann der Abstand der lichtemittierenden Schicht zur ersten und/oder zweiten Elektrode zwischen 0 und 500 nm, zwischen 0 und 300 nm oder zwischen 0 und 90 nm betragen. Insbesondere kann der Abstand der lichtemittierenden Schicht zur ersten und/oder zweiten Elektrode zwischen 0 und 500 nm, zwischen 0 und 300 nm oder zwischen 0 und 90 nm wenn es sich bei der ersten und/oder zweiten Elektrode um eine metallische Elektrode oder eine Elektrode umfassend zumindest eine metallische Schicht handelt, da die Plasmonenanregung an der metallischen Elektrode oder an der metallischen Schicht einer Elektrode durch die fluoreszierende Verbindung in der
lichtemittierenden Schicht bereits unterdrückt
beziehungsweise nahezu vollständig unterdrückt wird. Der Abstand wird an die Wellenlänge der von der fluoreszierenden Verbindung emittierten Strahlung angepasst. Je längerwelliger die emittierte Strahlung desto größer wird der Abstand zwischen der lichtemittierenden Schicht zur ersten und/oder zweiten Elektrode gewählt um optimale optische Bedingungen zu erreichen. Der Abstand wird außerdem so gewählt, dass er sich in einem Kavitätsminimum befindet.
Bevorzugt kann der Abstand der lichtemittierenden Schicht zur ersten und/oder zweiten Elektrode zwischen 40 und 60 nm sein. Besonders bevorzugt kann der Abstand der lichtemittierenden Schicht zur ersten und/oder zweiten Elektrode zwischen 45 und 55 nm, beispielsweise 50 nm sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der ersten und/oder zweiten Elektrode und der lichtemittierenden Schicht eine Elektronen- oder Lochblockschicht angeordnet. Materialien für Elektronen- oder Lochblockschichten sind dem Fachmann
bekannt. Durch den Einsatz von Elektronen- und
Lochblockschichten kann ein ideales
Ladungsträgergleichgewicht realisiert werden, womit die externe und interne Quanteneffizienz einer
Strahlungsemittierenden organisch-elektronische Vorrichtung gesteigert werden kann. Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der ersten Elektrode und der lichtemittierenden Schicht eine erste
Ladungsträgerinjektionsschicht und/oder zwischen der
lichtemittierenden Schicht und der zweiten Elektrode eine zweite Ladungsträgerinjektionsschicht angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste
Ladungsträgerinjektionsschicht in direktem Kontakt zu der ersten Elektrode und der lichtemittierenden Schicht und/oder die zweite Ladungsträgerinjektionsschicht ist in direktem Kontakt zu der lichtemittierenden Schicht und der zweiten Elektrode .
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste
Ladungsträgerinjektionsschicht und/oder die zweite
Ladungsträgerinjektionsschicht eine Schichtdicke zwischen 40 nm und 90 nm, bevorzugt zwischen 45 nm und 55 nm, besonders bevorzugt 50 nm auf. Da erfindungsgemäß keine Verluste beziehungsweise so gut wie keine Verluste des emittierten Lichts der lichtemittierenden Schicht durch Plasmonenanregung auftreten, reicht diese geringe Schichtdicke der ersten und/oder zweiten Ladungsträgerinjektionsschicht aus, da die Plasmonenanregung nicht durch die Dicke der ersten und/oder zweiten Ladungsträgerinjektionsschicht verhindert
beziehungsweise abgeschwächt werden muss.
In einer Ausführungsform ist die erste
Ladungsträgerinjektionsschicht oder die zweite
Ladungsträgerinjektionsschicht eine Lochinjektionsschicht. Als Materialien insbesondere für eine Lochinjektionsschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Weiterhin können sich beispielsweise folgende Materialien eignen: NPB (N, N ' -Bis (naphth-l-yl) -N, N ' - bis (phenyl) -benzidin, ß-NPB (N, N ' -Bis (naphth-2-yl) -N, N ' - bis (phenyl) -benzidin) , TPD (N, N ' -Bis ( 3-methylphenyl ) -N, N ' - bis (phenyl) -benzidin) , N, ' -Bis (naphth-l-yl) -N, N ' - bis (phenyl) -2, 2-dimethylbenzidin, DMFL-TPD (N,N'-Bis(3- methylphenyl) -N, ' -bis (phenyl) -9, 9-dimethylfluoren, DMFL-NPB (N, ' -Bis (naphth-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -9, 9-dimethylfluoren) , DPFL-TPD (Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- diphenylfluoren) , DPFL-NPB (N, N ' -Bis (naphth-l-yl) -N, N ' - bis (phenyl) -9, 9-diphenylfluoren) , TAPC (Di- [4- (N, N-ditolyl- amino) -phenyl ] cyclohexan) , PAPB (N, N ' -bis (phenanthren- 9-yl ) - N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , NB (N, N, ' , ' -tetra-naphth-2 - yl-benzidin) , TiOPC (Titanoxide phthalocyanin) , CuPC (Kupfer- Phthalocyanin) , PPDN ( Pyrazino [ 2 , 3-f] [ 1 , 10 ] phenanthrolin-2 , 3- dicarbonitril) , MeO-TPD (N, Ν,Ν' ,Ν' -Tetrakis (4- methoxyphenyl) benzidin) , ß - PP (N, ' -di (naphth-2-yl) -N, ' - diphenylbenzol-1, 4-diamin) , TNPB (N, N ' -di-phenyl-N, N ' -di- [ 4- (N, N-di-tolyl-amino) phenyl ] benzidin) und NPNPB (Ν,Ν' -di- phenyl-N, ' -di- [ 4- (N, N-di-phenyl-amino) phenyl ] benzidin) , 1, 4-bis (2-phenylpyrimidin-5-yl) benzen (BPPyP) , 1, 4-bis (2- methylpyrimidin-5-yl ) benzen (BMPyP) , l,4-di(l,10- phenanthrolin-3-yl ) benzen (BBCP) , 2 , 5-di (pyridin-4- yl)pyrimidin (DPyPy) , 1, 4-bis (2- (pyridin-4-yl) pyrimidin-5- yl)benzen (BPyPyP) , 2 , 2 ' , 6, 6 ' -tetraphenyl-4 , 4 ' -bipyridin (GBPy) , 1 , 4 -di (benzo [h] chinolin-3-yl ) benzol (PBAPA) , 2,3,5,6- tetraphenyl-4, 4 ' -bipyridin (TPPyPy) , 1, 4-bis (2, 3, 5, 6- tetraphenylpyridin-4-yl) benzen (BTPPyP) , 1, 4-bis (2,6- tetrapyridinylpyridin-4-yl) benzen (BDPyPyP) oder Gemische der vorgenannten Stoffe.
Als Dotierstoff kann dabei beispielsweise ein Metalloxid, eine metallorganische Verbindung, ein organisches Material oder eine Mischung daraus verwendet werden, beispielsweise W03, M0O3, V205, Re207 und Re205, Di-rhodium-tetra- trifluoroacetat (Rh2(TFA)4) oder die isoelektronische
Rutheniumverbindung Ru2 (TFA) 2 (CO) 2 oder ein organisches
Material, das aromatische funktionelle Gruppen aufweist oder ein aromatisches organisches Material ist, beispielsweise aromatische Materialien mit einer ausgeprägten Anzahl von Fluor- und/oder Cyanid (CN) -Substituenten . Beispielsweise kann das organische Material F4-TCNQ (2, 3, 5, 6-Tetrafluor-7, 7, 8, 8, - tetracyano-chinodimethan) oder F6-TCNQ sein.
In einer Ausführungsform ist die erste
Ladungsträgerinjektionsschicht oder die zweite
Ladungsträgerinj ektionsschicht eine
Elektroneninj ektionsschicht .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine
Elektroneninjektionsschicht leitende Schicht zumindest eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht oder eine Kombination dieser auf. Für die Elektronen leitende Schicht können sich beispielsweise die folgenden Materialien eignen: PBD (2- (4-Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4- oxadiazol), BCP (2, 9-Dimethyl-4 , 7-diphenyl-l , 10- phenanthrolin) , BPhen (4, 7-Diphenyl-l, 10-phenanthrolin) , TAZ (3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l , 2, 4-triazol) , Bpy-OXD ( 1 , 3-Bis [ 2 - ( 2 , 2 ' -bipyrid- 6-yl ) - 1 , 3 , 4 -oxadiazol-5- yl]benzol), BP-OXD-Bpy ( 6 , 6 ' -Bis [ 5- (biphenyl-4 -yl ) - 1 , 3 , 4 - oxadiazol-2-yl] -2, 2 ' -bipyridyl) , PADN (2-phenyl-9, 10- di (naphth-2-yl) -anthracen) , Bpy-FOXD (2, 7-Bis [2- (2, 2 ' - bipyrid- 6-yl ) -1, 3, 4-oxadiazol-5-yl ] -9, 9-dimethylfluoren) , OXD-7 (1, 3-Bis [2- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol-5- yl]benzol), HNBphen (2- (naphth-2-yl) -4, 7-diphenyl-l, 10- phenanthrolin) , NBphen (2, 9-Bis (naphth-2-yl) -4, 7-diphenyl- 1, 10-phenanthrolin) , und 2-NPIP (l-methyl-2- (4- (naphth-2- yl) phenyl) -lH-imidazo [4, 5-f ] [ 1 , 10 ] phenanthrolin) sowie
Gemische der vorgenannten Stoffe.
Als Dotierstoff kann dabei beispielsweise ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, ein Alkalimetallsalz, ein
Erdalkalimetallsalz, eine metallorganische Verbindung, eine organische Verbindung, beispielsweise aromatische
Verbindungen, eine molekulare Dotierung oder eine Mischung daraus verwendet werden, beispielsweise Li, CS3PO4, CS2CO3, ein Metallocen, also eine metallorganische Verbindung mit einem Metall M und zwei Cyclopentadienylresten (Cp) in der Form M(Cp)2/ oder ein Metall-Hydropyrimidopyrimidin-Komplex . Das Metall kann beispielsweise Wolfram, Molybdän und/oder Chrom umfassen oder sein.
In einer Ausführungsform ist die Strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung eine organische
Leuchtdiode (OLED) . Die angegebenen Ausführungsformen der Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung können gemäß nachfolgend genanntem Verfahren hergestellt werden.
Das Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung umfasst die
Verfahrensschritte :
A) Bereitstellen eines Substrats,
B) Aufbringen einer erste Elektrode auf das Substrat,
C) Aufbringen einer fluoreszierenden Verbindung folgender Formel A auf die erste Elektrode zur Herstellung einer lichtemittierenden Schicht R— Spacer R
Figure imgf000034_0001
Formel A wobei R für einen elektronenziehenden Substituent und R' für einen elektronenschiebenden Substituent stehen. Der Spacer umfasst eine lineare Molekülkette an die die beiden
Substituenten R und R' endständig angebunden sind. Der Spacer umfasst weiter zumindest eine an die lineare Molekülkette gebundene Gruppe E. E umfasst Wasserstoff und/oder einen organischen Rest. Der organische Rest kann eine Alkylgruppe, eine Amingruppe, eine Hydroxygruppe, eine Estergruppe
und/oder eine Ethergruppe sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem organischen Rest um eine Alkylgruppe.
D) Aufbringen einer zweiten Elektrode auf die
lichtemittierende Schicht. Im Betrieb der mit dem Verfahren hergestellten Vorrichtung weisen die Moleküle der fluoreszierenden Verbindung jeweils einen Singulett-Grundzustand S o , einen mit einem Singulett Exziton besetzten angeregten Singulett-Zustand S i und einen mit Triplett Exzitonen angeregten Triplett-Zustand ΤΊ auf. Der Triplett Zustand ΤΊ setzt sich aus drei Unterzuständen zusammen. Durch den Übergang des Singulett Exzitons aus dem S i-Zustand in den Singulett-Grundzustand S o kann Strahlung emittiert werden. Gemäß einer Ausführungsform wird die fluoreszierende
Verbindung in Verfahrensschritt C) so aufgebracht, dass das Übergangsdipolmoment des Übergangs des Singulett Exzitons aus dem S i-Zustand in den S o-Grundzustand bei den Molekülen der fluoreszierenden Verbindung parallel zur Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird die fluoreszierende
Verbindung in Verfahrensschritt C) so aufgebracht, dass die linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung parallel zur Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet sind. Durch den elektronenziehenden Substituent R und den
elektronenschiebenden Substituent R' weisen die Moleküle der fluoreszierenden Verbindung der Formel A im Grundzustand ein permanentes Dipolmoment auf. In einer Ausführungsform wird die fluoreszierende Verbindung in Verfahrensschritt C) so aufgebracht, dass sich die permanenten Dipolmomente der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung der Formel A im Grundzustand parallel zur
Erstreckungsebene des Substrats anordnen. Da die permanenten Dipolmomente der Moleküle im Grundzustand näherungsweise zu den Übergangsdipolmomenten der S i - S o Übergänge korrelieren, kann so eine Ausrichtung der Übergangsdipolmomente parallel zur Erstreckungsebene des Substrats gewährleistet werden. Gemäß einer Ausführungsform wird die fluoreszierende
Verbindung in Verfahrensschritt C) im Vakuum verdampft und auf der ersten Elektrode abgeschieden oder in einem
Lösungsmittel gelöst und auf der ersten Elektrode
aufgebracht. Beispielsweise wird die fluoreszierende
Verbindung in Lösung über der ersten Elektrode durch Spin- Coating, Sprüh- oder Druckverfahren aufgebracht. In einer Ausführungsform ist das Lösungsmittel aus einer Gruppe von Lösungsmitteln ausgewählt, die Ethanol, iso- Propanol, Acetonitril, Dichlormethan, Phenetol, Xylol,
Anisol, Mesitylen, Toluol, Chlorbenzol und Tetrahydrofuran umfasst. Es sind aber auch andere Lösungsmittel geeignet in denen die fluoreszierende Verbindung gelöst werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst Verfahrensschritt C) : Aufbringen der fluoreszierenden Verbindung der Formel A und eines Matrixmaterials zur Herstellung einer
lichtemittierenden Schicht, wobei die linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung der Formel A parallel zur Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet werden .
In einer Ausführungsform wird die Ausrichtung der
Übergangsdipolmomente des Übergangs der Singulett Exzitonen von dem S i-Zustand zu dem S o~Zustand parallel zur
Erstreckungsebene des Substrats in Verfahrensschritt C) durch ein angelegtes elektrisches oder magnetisches Feld
unterstützt. Das elektrische oder magnetische Feld wird vorzugsweise so angelegt, dass sich die permanenten
Dipolmomente der Moleküle der Verbindungen der Formel A im Grundzustand parallel zur Erstreckungsebene des Substrats anordnen. Da die permanenten Dipolmomente der Moleküle im
Grundzustand näherungsweise zu den Übergansdipolmomenten der S i - S o Übergänge korrelieren, kann so eine Ausrichtung der Übergangsdipolmomente parallel zur Erstreckungsebene des Substrats gewährleistet werden.
In einer Ausführungsform umfasst Verfahrensschritt C) zur Herstellung einer lichtemittierenden Schicht folgende
Verfahrensschritte - Bereitstellen einer Quelle für eine fluoreszierende
Verbindung folgender Formel A oder für eine fluoreszierende Verbindung folgender Formel A und ein Matrixmaterial
R— Sp R
Figure imgf000037_0001
Formel A wobei R für einen elektronenziehenden Substituent und R' für einen elektronenschiebenden Substituent stehen. Der Spacer umfasst eine lineare Molekülkette an die die beiden
Substituenten R und R' endständig angebunden sind. Der Spacer umfasst weiter zumindest eine an die lineare Molekülkette gebundene Gruppe E. E umfasst Wasserstoff und/oder einen organischen Rest. Die fluoreszierende Verbindung oder die fluoreszierende Verbindung und das Matrixmaterial werden mindestens teilweise in gasförmigem Zustand von der Quelle freigesetzt,
- Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen dem Substrat und der Quelle, und
- Aufbringen der fluoreszierenden Verbindung oder der
fluoreszierenden Verbindung und des Matrixmaterials auf der ersten Elektrode aus der Gasphase heraus während das
elektrische Feld angelegt ist.
Durch das angelegte elektrische Feld ist es möglich, dass die fluoreszierende Verbindung so abgeschieden wird, dass die linearen Molekülketten der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung parallel zur Erstreckungsebene des Substrats ausgerichtet sind. In einer Ausführungsform weist das elektrische Feld eine Feldstärke zwischen einschließlich 0,1 kV/mm und 10 kV/mm auf . Die Quelle ist dazu eingerichtet, die fluoreszierende
Verbindung oder die fluoreszierende Verbindung und das
Matrixmaterial teilweise oder vollständig im gasförmigen oder dampfförmigen Zustand freizusetzen. Beispielsweise ist die Quelle durch einen beheizbaren Tiegel gebildet, in dem sich die aufzubringende fluoreszierende Verbindung oder die aufzubringende fluoreszierende Verbindung und das
aufzubringende Matrixmaterial befinden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden und in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer
Ausführungsform einer Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung .
Figur 2 zeigt die Ausrichtung von Übergangsdipolmomenten der Moleküle der erfindungsgemäßen fluoreszierenden Verbindung parallel
Ersteckungsebene eines Substrats in einer strahlungsemittierenden organisch-elektronischen
Vorrichtung .
Figur 3 zeigt die Ausrichtung von Übergangsdipolmomenten der Moleküle eines nicht erfindungsgemäßen phosphoreszierenden Emitters zur
Ersteckungsebene eines Substrats in einer strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung .
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabs¬ gerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente
insbesondere Schichtdicken zum besseren Verständnis
übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer
Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung (1). Über einem Substrat (2), beispielsweise einem
Glassubstrat ist eine erste Elektrode (3) angeordnet. Die erste Elektrode (3) ist als Anode geschaltet, besteht aus ITO und ist transparent ausgebildet. Über der ersten Elektrode (3) ist eine erste Ladungsträgerinjektionsschicht (4) angeordnet. Die erste Ladungsträgerinjektionsschicht (4) ist als Lochinjektionsschicht ausgebildet und besteht
beispielsweise aus NPB. Die lichtemittierende Schicht (5) ist zwischen der ersten (4) und einer zweiten
Ladungsträgerinjektionsschicht (6) angeordnet. Die
lichtemittierende Schicht (5) umfasst ein Matrixmaterial, beispielsweise TCP (1, 3, 5-tris (carbazol-9-yl) benzol) in dem eine fluoreszierende Verbindung enthalten ist. Bei der fluoreszierenden Verbindung handelt es sich beispielsweise um
Figure imgf000039_0001
Die Übergangsdipolmomente der Übergänge der Singulett
Exzitonen aus dem Si-Zustand zu dem So-Zustand der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung sind parallel zur
Erstreckungsebene des Substrats (2) ausgerichtet. Der
energetische Abstand zwischen den Zuständen Si und ΤΊ der
Moleküle der fluoreszierenden Verbindung liegt zwischen 0,01 eV und 0,25 eV und ist somit so klein, dass der Si-Zustand aus dem Ti-Zustand gemäß einer Bolt zmannverteilung effizient thermisch rückbesetzt werden kann, wodurch neben den 25% Singulett-Exzitonen auch die 75% Triplett-Exzitonen für die Lichtemission genutzt werden können. Die zweite
Ladungsträgerinjektionsschicht (6) ist eine
Elektroneninjektionsschicht, besteht beispielsweise aus BCP und weist eine Schichtdicke von 50 nm auf. Über der zweiten Ladungsträgerinjektionsschicht (6) ist die zweite Elektrode (7) angeordnet. Die zweite Elektrode (7) ist als Kathode geschaltet, besteht aus Silber und ist reflektierend
ausgebildet. Durch die Ausrichtung der Übergangsdipolmomente der Übergänge der Singulett Exzitonen aus dem Si-Zustand zu dem So-Zustand parallel zur Erstreckungsebene des Substrats (2) wird der Verlust der emittierten Strahlung durch
Plasmonenanregung der Silber Kathode verhindert oder
zumindest weitgehend verhindert. Die Strahlungsemittierende organisch-elektronische Vorrichtung (1) strahlt im Betrieb Licht nach unten über die erste Elektrode (3) und das
Substrat (2) nach außen ab und ist somit als „Bottom-Emitter" ausgeformt. Ingesamt kann eine externe Quanteneffizienz der Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung über 20 % erreicht werden, da zum einen die Plasmonenanregung unterdrückt beziehungsweise weitgehend unterdrückt wird und zudem über 25 % der erzeugten Exzitonen zur
Strahlungsemission genutzt werden können. Figur 2 zeigt ein Substrat (2) einer erfindungsgemäßen strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung (1) . Das Substrat (2) erstreckt sich in einer xy-Ebene . Um eine Plasmonenanregung in einer metallischen Elektrode (nicht gezeigt) in der strahlungsemittierenden organischelektronischen Vorrichtung zu verhindern, sind die
Übergangsdipolmomente der S i - S o-Übergänge (8) der Moleküle der fluoreszierenden Verbindung in der xy-Ebene, also
parallel zur Erstreckungsebene des Substrats (2) angeordnet. Um diese Bedingung zu erfüllen, kann die Molekülebene (9) der linearen Molekülkette jedes einzelnen Moleküls der
fluoreszierenden Verbindung jede beliebige Orientierung einnehmen, solange sie die Achse des Übergangsdipolmomentes (10) enthält. Beispielsweise ist eine parallele Anordnung (9- 2) und eine senkrechte Anordnung (9-1) der Molekülebene der linearen Molekülkette der Moleküle der fluoreszierenden
Verbindung zur Ersteckungsebene des Substrats (2)
dargestellt . Figur 3 zeigt ein Substrat (2) einer strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung (1) des Stands der
Technik. Das Substrat (2) erstreckt sich in einer xy-Ebene. In der lichtemittierenden Schicht sind nicht erfindungsgemäße phosphoreszierende Emitter enthalten (nicht gezeigt) . Die Übergangsdipolmomente der drei verschiedenen ΤΊ-So Übergänge der phosphoreszierenden Emitter sind mit 11-1, 11-2 und 11-3 gekennzeichnet. Um eine Plasmonenanregung in einer
metallischen Elektrode (nicht gezeigt) in der
strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung zu minimieren, müssen die beiden Übergangsdipolmomente mit der größten Dipolstärke (hier mit 11-3 und 11-2
gekennzeichnet) der Moleküle der phosphoreszierenden Emitter in der xy-Ebene, also parallel zur Erstreckungsebene des Substrats (2) angeordnet sein. Um diese Bedingung zu
erfüllen, kann die Molekülebene der Moleküle eines bekannten phosphoreszierenden Emitters im Vergleich zu der
erfindungsgemäßen fluoreszierenden Verbindung nicht jede beliebige Orientierung einnehmen. Gezeigt ist eine parallele Anordnung der Molekülebene (9-2) zur Erstreckungsebene des Substrats (2), um eine parallele Anordnung der
Übergangsdipolmomente mit der größten Dipolstärke (11-3 und 11-2) zur Erstreckungsebene des Substrats (2) zu erreichen um so die Summe der projizierten Komponenten der
Übergandsdipolmomente (11-1, 11-2, 11-3) senkrecht zur
Ersteckungsebene des Substrats (2) zu minimieren, die für die Plasmonenanregung verantwortlich ist. Im Vergleich zu den erfindungsgemäßen fluoreszierenden Verbindungen sind daher für herkömmliche phosphoreszierende Emitter hohe
Anforderungen an die Orientierung der Molekülebene zu
erfüllen um zumindest eine Minimierung der Plasmonenanregung zu erreichen. Eine vollständige oder nahezu vollständige Unterdrückung der Plasmonenanregung kann mit dem Einsatz phosphoreszierender Emitter nicht erreicht werden.
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
Strahlungsemittierende organisch-elektronische
Vorrichtung (1) umfassend
- ein Substrat (2),
- eine erste Elektrode (3) angeordnet über dem Substrat (2) ,
- eine lichtemittierende Schicht (5) angeordnet über der ersten Elektrode (3) , wobei die lichtemittierende
Schicht (5) eine fluoreszierende Verbindung
folgender Formel A umfasst:
R— Spacer R
Formel A wobei
R für einen elektronenziehenden Substituent steht, R' für einen elektronenschiebenden Substituent steht, der Spacer eine lineare Molekülkette an die die beiden Substituenten R und R' endständig angebunden sind und zumindest eine an die lineare Molekülkette gebundene Gruppe E umfasst, wobei
E für Wasserstoff und/oder einen organischen Rest steht und
wobei die lineare Molekülkette der Moleküle der
fluoreszierenden Verbindung parallel zur
Erstreckungsebene des Substrats (2) ausgerichtet ist, und
- eine zweite Elektrode (7) angeordnet über der
lichtemittierenden Schicht (5) .
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei im Betrieb der Vorrichtung die Moleküle der fluoreszierenden Verbindung jeweils einen Singulett-Grundzustand So, einen mit einem Singulett Exziton besetzten angeregten Singulett-Zustand Si und einen mit Triplett Exzitonen angeregten Triplett- Zustand ΤΊ aufweisen können und durch den Übergang des Singulett Exzitons aus dem Si-Zustand in den Singulett- Grundzustand So Strahlung emittiert werden kann, wobei das Übergangsdipolmoment des Übergangs des Singulett Exzitons vom Si-Zustand zu dem So~Grundzustand bei den Molekülen der fluoreszierenden Verbindung in der
lichtemittierenden Schicht (5) parallel zu der
Ersteckungsebene des Substrats (2) ausgerichtet ist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lineare Molekülkette alternierende Aromaten, Heteroaromaten und/oder CC-Doppelbindungen aufweist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Moleküle der fluoreszierenden Verbindung der Formel A im Grundzustand ein permanentes Dipolmoment aufweisen, das parallel zur Erstreckungsebene des
Substrats (2) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
R aus einer Gruppe von elektronenziehenden Substituenten ausgewählt ist, die
-1- †CN _ - -Hal und †CHal3
Figure imgf000044_0001
umfasst und R' aus einer Gruppe von elektronenschiebenden Substituenten ausgewählt ist, die
|_| O O
-|-NH(Alkyl) -j-N-C-Alkyl - -0-C-Alkyl -|-N(Alkyl)2 - -NH2 -j-OH -|-Alkyl -|-OAIkyl -Ij-Phenyl -}-S- und -|-SAIkyl
Figure imgf000045_0001
umfasst , wobei ^ für die Anbindungen der Substituenten R und R' an den Spacer der Verbindung der Formel A stehen, wobei R" = H, Alkyl, OH, OAlkyl, SH, SAlkyl oder Hai, Alkyl = CH3, C2H5, CH(CH3)2 oder CH2CH2CH3 und
Hai = F, Cl, Br oder I.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die fluoreszierende Verbindung aus einer Gruppe von Verbindungen der allgemeinen Formeln 1 bis 13 ausgewählt ist,
Figure imgf000045_0002
Formel 2
Figure imgf000046_0001
Formel 3
Figure imgf000046_0002
Formel 4
Figure imgf000046_0003
Formel 5
Figure imgf000046_0004
Figure imgf000046_0005
Formel 7
Figure imgf000046_0006
Formel 8,
Figure imgf000046_0007
Formel 9
Figure imgf000047_0001
Figure imgf000047_0002
Figure imgf000047_0003
Figure imgf000047_0004
Formel 13 wobei
X, Χ' , Z und Z' unabhängig voneinander gleich oder unterschiedlich gewählt sind und für C-H oder N stehen,
L und L' für NH, 0 oder S stehen,
n, n' , n' ' , n' ' ' , m, m' ' ' , q = 1, 2, 3 oder 4,
m' , m' ' , p''= 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 und
p, p' , q' = 3, 4, 5, 6 oder 7 und wobei die Aromaten in den Verbindungen der Formeln 1 bis 13 ganz oder
teilweise durch fünf- oder sechsgliedrige Heteroaromaten ersetzt sein können.
7. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Substituenten an den CC-Doppelbindungen der
Verbindungen der Formeln 1 bis 5, 7 bis 9 und 13 in trans-Stellung zueinander angeordnet.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lichtemittierende Schicht (5) ein
Matrixmaterial umfasst, in der die fluoreszierende
Verbindung enthalten ist.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die
lichtemittierende Schicht (5) aus der fluoreszierenden Verbindung und dem Matrixmaterial besteht.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Betrieb der Vorrichtung (1) in der
lichtemittierenden Schicht (5) Singulett- und Triplett- Exzitonen gebildet werden und über 25 % der gebildeten Singulett- und Triplett-Exzitonen zur Strahlungsemission genutzt werden.
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der Energieunterschied des S i-Zustands und des ΤΊ- Zustands zwischen 0,01 eV und 0,25 eV liegt.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste (3) und/oder die zweite Elektrode (7) eine metallische Elektrode ist oder zumindest eine metallische Schicht umfasst.
13. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten Elektrode (3) und der
lichtemittierenden Schicht (5) eine erste
Ladungsträgerinjektionsschicht (4) und/oder zwischen der lichtemittierenden Schicht (5) und der zweiten Elektrode
(7) eine zweite Ladungsträgerinjektionsschicht (6) angeordnet ist.
14. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand der lichtemittierenden Schicht (5) zur ersten und/oder zweiten Elektrode (3,7) zwischen 40 und 90 nm beträgt.
15. Verfahren zur Herstellung einer Strahlungsemittierenden organisch-elektronischen Vorrichtung (1) mit den
Verfahrensschritten :
A) Bereitstellen eines Substrats (2),
B) Aufbringen einer ersten Elektrode (3) auf das
Substrat (2 ) ,
C) Aufbringen einer fluoreszierenden Verbindung
folgender Formel A auf die erste Elektrode (3) zur
Herstellung einer lichtemittierenden Schicht (5)
R— R
Figure imgf000049_0001
Formel A wobei R für einen elektronenziehenden Substituent steht, R' für einen elektronenschiebenden Substituent steht, der Spacer eine lineare Molekülkette an die die beiden Substituenten R und R' endständig angebunden sind und zumindest eine an die lineare Molekülkette gebundene Gruppe E umfasst, wobei
E für Wasserstoff und/oder einen organischen Rest steht und
wobei die Moleküle der fluoreszierenden Verbindung der Formel A im Grundzustand permanente Dipolmomente
aufweisen, wobei die fluoreszierende Verbindung so aufgebracht wird, dass die permanenten Dipolmomente parallel zur Erstreckungsebene des Substrats (2) ausgerichtet sind, D) Aufbringen einer zweiten Elektrode (7) auf die lichtemittierende Schicht (5) .
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10818853B2 (en) * 2015-06-04 2020-10-27 University Of Southern California Organic electroluminescent materials and devices
US10703692B2 (en) * 2017-02-06 2020-07-07 Raytheon Company Solid state materials with tunable dielectric response and rotational anisotropy
KR102577233B1 (ko) * 2017-12-28 2023-09-08 엘지디스플레이 주식회사 전계발광 표시 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2653908A1 (fr) * 1989-10-26 1991-05-03 Alsthom Cge Alcatel Materiau organique pour l'optique non lineaire et les dispositifs electro-optiques.
JP3109903B2 (ja) * 1991-09-12 2000-11-20 株式会社リコー 非対称９−アミノスチリル−１０−スチリルアントラセン誘導体ならびにその製造法
US6723811B1 (en) * 1994-12-28 2004-04-20 Cambridge Display Technology Ltd. Polymers for use in optical device
DE10037391A1 (de) * 2000-08-01 2002-02-14 Covion Organic Semiconductors Strukturierbare Materialien, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
TW536924B (en) * 2002-02-22 2003-06-11 E Ray Optoelectronics Technolo Efficient organic electroluminescent device with new red fluorescent dopants
US7485733B2 (en) * 2002-05-07 2009-02-03 Lg Chem, Ltd. Organic compounds for electroluminescence and organic electroluminescent devices using the same
WO2005056499A2 (en) * 2003-12-04 2005-06-23 Northwestern University Oligo(p-phenylene vinylene) amphiphiles and methods for self-assembly
US20090032166A1 (en) 2007-07-30 2009-02-05 Fujifilm Corporation Polymer film splicing method and device, and stretching method
DE102009010714A1 (de) * 2009-02-27 2010-09-02 Merck Patent Gmbh Vernetzbare und vernetzte Polymere, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung
DE102010025547B4 (de) 2010-06-29 2023-05-11 Samsung Display Co., Ltd. Verwendung einer Zusammensetzung in einer Emitterschicht in einer optoelektronischen Vorrichtung zum Singulett-Harvesting mit organischen Molekülen, optoelektronische Vorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D. YOKOYAMA ET AL., ORGANIC ELECTRONICS, vol. 10, 2009, pages 127 - 137
GOUCHI, NATURE PHOTONICS, vol. 6, 2012, pages 253
J. FRISCHEISEN ET AL., ORGANIC ELECTRONICS, vol. 12, 2011, pages 809 - 817
JÖRG FRISCHEISEN ET AL: "Increased light outcoupling efficiency in dye-doped small molecule organic light-emitting diodes with horizontally oriented emitters", ORGANIC ELECTRONICS, vol. 12, no. 5, 1 May 2011 (2011-05-01), pages 809 - 817, XP055066017, ISSN: 1566-1199, DOI: 10.1016/j.orgel.2011.02.005 *
M. FLÄMMICH ET AL., ORGANIC ELECTRONICS, vol. 11, 2010, pages 1039 - 1046
MOHAMMAD TAGHI SHARBATI ET AL: "Near-Infrared Organic Light-Emitting Diodes Based on Donor-pi-Acceptor Oligomers", IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 22, no. 22, 15 November 2010 (2010-11-15), pages 1695 - 1697, XP011319131, ISSN: 1041-1135 *
YOKOYAMA D ET AL: "Horizontal orientation of linear-shaped organic molecules having bulky substituents in neat and doped vacuum-deposited amorphous films", ORGANIC ELECTRONICS, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 10, no. 1, 1 February 2009 (2009-02-01), pages 127 - 137, XP025845814, ISSN: 1566-1199, [retrieved on 20081022], DOI: 10.1016/J.ORGEL.2008.10.010 *

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