DE102007061755A1 - Component for phosphorescent light emission from triplet states and method for producing such devices - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente gemäß Patentanmeldung 102007033209.4-33. Die Aufgabe besteht darin, dass ein Effizienzrückgang bei hohen Helligkeiten reduziert wird sowie eine vereinfachte Farbabstimmung ermöglicht und eine Weißlichtemission gewährleistet werden. Die Lösung besteht darin, dass für die Erzeugung einer abgestimmten Farblichtemission (53, 54) oder insbesondere Weißlichtemission (55) in einer vorgesehenen Emissionsschicht-Struktur (20, 30, 40) mindestens eine Emissionsschicht (9, 10) vorhanden ist, wobei eine Sub-Strukturierung in mindestens einer der Emissionsschichten (9, 10) vorliegt oder mindestens eine Emissionsschicht (9, 10) mit einer Sub-Strukturierung vorhanden ist, bei der die Kombination von verschiedenen Emittermaterialien mit verschiedenen Basis-Emissionsspektren in verschiedenen Zonen (1, 2, 3, 4, 5, 6) des Mischgebiets vorgesehen ist.The invention relates to a component for phosphorescent light emission from triplet states and to a method for producing such components according to patent application 102007033209.4-33. The task is to reduce the efficiency at high brightness levels and to simplify color matching and ensure white light emission. The solution consists in that at least one emission layer (9, 10) is present in an intended emission layer structure (20, 30, 40) for producing a matched colored light emission (53, 54) or in particular white light emission (55), wherein a sub Structuring is present in at least one of the emission layers (9, 10) or at least one emission layer (9, 10) with sub-structuring is present, in which the combination of different emitter materials with different base emission spectra in different zones (1, 2, 3, 4, 5, 6) of the mixing area is provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen und Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33.The The invention relates to a component for phosphorescent light emission from triplet states and methods of making such Components according to patent application 10 2007 033 209.4-33.

Das Bauelement zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33 umfasst zumindest

• – eine Anode zur Löcherinjektion,
• – mindestens eine löcherinjizierende oder löcher transportierende Schicht,
• – mindestens eine Emissionsschicht,
• – mindestens eine elektroneninjizierende oder elektronentransportierende Schicht und
• – eine Kathode zur Elektroneninjektion,

wobei die Schichten aus organischem Material bestehen und wobei die Emissionsschicht eine Sub-Strukturierung aus Zonen mindestens eines aus mindestens einem Wirtsmaterial und mindestens einem Emitterfarbstoff bestehenden Mischsystems und aus Zonen mindestens eines Wirtsmaterials aufweist, wobei die Zonen des Mischsystems räumlich voneinander durch die Zonen des Wirtsmaterials getrennt sind, wobei die Triplett-Energien T_Wirt des Wirtsmaterials größer als die Triplett-Energien T_Emitter des Emitterfarbstoffs mit T_Wirt > T_Emitter sind.The device for phosphorescent light emission from triplet states according to patent application 10 2007 033 209.4-33 comprises at least

• An anode for hole injection,
• At least one hole-injecting or hole-transporting layer,
• At least one emission layer,
• At least one electron-injecting or electron-transporting layer and
• A cathode for electron injection,

wherein the layers are of organic material and wherein the emission layer comprises a sub-patterning of zones of at least one mixing system consisting of at least one host material and at least one emitter dye and zones of at least one host material, the zones of the mixing system being spatially separated from each other by the zones of the host material are, where the triplet energies T _{host of} the host material are greater than the triplet energies T _{emitter of} the emitter dye with T _host > T _emitter .

Die Emissionsschicht kann durch eine vorgegebene Sub-Strukturierung schichtartige Zonen des Mischsystems aus Wirtsmaterial und Emitterfarbstoff aufweisen, wobei die Sub-Strukturierung durch sequentielle Abfolge von schichtartigen Zonen in Form einer Vertikalstrukturierung aus Zonen reinen Wirtsmaterials und Mischsystemzonen aus Wirtsmaterial und phosphoreszent lichtemittierendem Emitterfarbstoff ausgebildet ist.The Emission layer can by a given sub-structuring have layered zones of the mixed system of host material and emitter dye, the sub-structuring being characterized by sequential succession of layered Zones in the form of a vertical structuring of zones of pure host material and mixed system zones of host material and phosphorescent light emitting Emitter dye is formed.

Die Emissionsschicht kann andererseits durch eine vorgegebene Sub-Strukturierung schichtartige Zonen des Mischsystems aus Wirtsmaterial und Emitterfarbstoff aufweisen, wobei die Sub-Strukturierung durch sequentielle Abfolge von schichtartigen Zonen in Form einer Lateralstrukturierung aus Zonen reinen Wirtsmaterials und Mischsystemzonen aus Wirtsmaterial und phosphoreszent lichtemittierendem Emitterfarbstoff ausgebildet ist.The On the other hand, emission layer can be given by a given sub-structuring Layered zones of the mixed system of host material and emitter dye , wherein the sub-structuring by sequential sequence layered zones in the form of a lateral structuring of zones pure host material and mixed system zones of host material and formed phosphorescent light-emitting emitter dye.

Es ist ein Bauelement zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente, einer organischen LED-OLED-, in der Druckschrift Reineke et. al: Triplet-exciton quenching in organic phosphorescent light-emitting diodes with Ir-based emitters, Phys. Rev. B 75 (2007) 125328 beschrieben, die folgende Schichtfolge angibt:

• – eine Anode zur Löcherinjektion,
• – mindestens eine löcherinjizierende oder löchertransportierende Schicht,
• – mindestens eine Emissionsschicht,
• – mindestens eine elektroneninjizierende oder elektronentransportierende Schicht und
• – eine Kathode zur Elektroneninjektion, wobei die Schichten aus organischem Material bestehen.

It is a device for phosphorescent light emission from triplet states and a method for producing such devices, an organic LED OLED, in the document Reineke et. al: Triplet exciton quenching in organic phosphorescent light-emitting diodes with Ir-based emitters, Phys. Rev. B 75 (2007) 125328 describes the following sequence of layers:

• An anode for hole injection,
• At least one hole-injecting or hole-transporting layer,
• At least one emission layer,
• At least one electron-injecting or electron-transporting layer and
• A cathode for electron injection, wherein the layers consist of organic material.

Konventionelle, elektrisch undotierte OLEDs können je nach Ausführung eine reduzierte Schichtanzahl haben. Hier können z. B. Funktionen der Löchertransportschicht und der elektronen- und Exzitonenblockschicht oder Löcher- und Exzitonenblockschicht und Elektronentransportschicht in je einer Emissionsschicht-Struktur zusammengefasst werden.conventional electrically undoped OLEDs may vary depending on the version have a reduced number of layers. Here can z. B. Functions of the hole transport layer and the electron- and exciton block layer or hole and exciton block layer and electron transport layer in each emission layer structure be summarized.

Die Herstellung der einzelnen organischen Schichten kann durch thermische Verdampfung, Molekularstrahl-Epitaxie, Aufschleudern aus Lösungen sowie durch Abscheidung aus der Gasphase geschehen.The Production of the individual organic layers can be achieved by thermal Evaporation, molecular beam epitaxy, spin-on from solutions as well done by deposition from the gas phase.

Konventionelle Verfahren, wie die Verdampfung der organischen Materialien, lassen nur eine Strukturierung in einer Dimension zu. Die Standard-Emissionsschicht-Struktur kann aus einer Mischverdampfung eines Wirtsmaterials und des phosphoreszenten Emitterfarbstoffes, gewöhnlich mit Konzentrationen zwischen 1 mol% und 20 mol%, bestehen.conventional Procedures, such as the evaporation of organic materials, let just one structuring in one dimension too. The standard emission layer structure may consist of a mixed evaporation of a host material and the phosphorescent Emitter dye, usually with concentrations between 1 mol% and 20 mol% exist.

Ein lichtemittierendes Bauelement mit organischen Schichten und einer Emission von Triplett-Exzitonen-Zuständen mit erhöhter Effizient ist in der Druckschrift DE 102 24 021 B4 beschrieben, wobei das Bauelement eine Schichtreihenfolge mit einem löcherinjizierenden Kontakt – der Anode –, einer oder mehreren löcherinjizierenden und löchertransportierenden Schichten, einem System von gestapelten Schichten in der Lichtemissionszone, einer oder mehreren elektroneninjizierenden und elektronentransportierenden Schichten und einem elektroneninjizierenden Kontakt – einer Katode – besteht, wobei die Lichtemissionszone aus einer Reihe von He teroübergängen besteht, welche zwischen den gestapelten Schichten Grenzflächen bilden, wobei in dem System gestapelter Schichten abwechselnd eine Schicht aus einem Material mit löchertransportierenden oder bipolaren Transporteigenschaften und eine Schicht aus einem anderen Material mit elektronentransportierenden oder bipolaren Transporteigenschaften angeordnet sind und wobei mindestens eines der Materialien mit einem Triplett-Emitter-Dotanden gemischt ist.A light emitting device with organic layers and emission of triplet exciton states with increased efficiency is in the document DE 102 24 021 B4 wherein the device comprises a layer order comprising a hole injecting contact - the anode -, one or more hole injecting and hole transporting layers, a system of stacked layers in the light emitting zone, one or more electron injecting and electron transporting layers, and an electron injecting contact - a cathode; wherein the light emitting zone consists of a series of heo transfers that form interfaces between the stacked layers, wherein in the stacked layer system, a layer of a material having hole transporting or bipolar transporting properties and a layer of another material having electron transporting or bipolar transporting properties are alternately arranged and wherein at least one of the materials is mixed with a triplet emitter dopant.

Ein Problem besteht darin, dass mit den Stapelfolgen verschiedener Mischsysteme innerhalb der Lichtemissionszone zwar eine Erhöhung der Externen Quanteneffizienz erzielt werden kann, allerdings kann bei diesen Strukturen kein reduzierter Effizienzabfall bei hohen Leuchtdichten beobachtet werden. Außerdem führen die Stapelfolgen der Mischsysteme zu erhöhter Rekombinationseffizienz durch das Einfangen von Ladungsträgern an den Grenzflächen der Heteroübergänge.One problem is that with the stacking sequences of different mixing systems within the Although an increase in the external quantum efficiency can be achieved in the light emission zone, however, no reduced efficiency drop at high luminances can be observed with these structures. In addition, the stacking sequences of the mixed systems lead to increased recombination efficiency by the trapping of charge carriers at the interfaces of the heterojunctions.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem allgemeinen Problem phosphoreszenter lichtemittierender Bauelemente insbesondere organischer Leuchtdioden (OLEDs), wobei die Externe Quanteneffizienz bei hohen Helligkeiten deutlich abnimmt. Hauptursache des Effizienzrückgangs ist die Natur phosphoreszenter Emittermoleküle, die anders als bei konventionellen Fluoreszenzfarbstoffen, aus dem elektronischen Triplettzustand emittieren. Der eigentlich quantenmechanisch verbotene Übergang mit Gesamtspin Eins wird durch die Verwendung von Schwermetallen wie Platin oder Iridium als Zentralatom für die Lichtemission zugänglich. Die angeregten Zustände, genannt Exzitonen, haben eine mittlere Lebensdauer, die selbst für moderne phosphoreszente Emittermoleküle um Größenordnungen länger ist als bei Fluoreszenzfarbstoffen. Aus diesem Grund sind die Triplett-Exzitonen deutlich anfälliger für alle denkbaren Löschmechanismen, die die Auslöschung eines solchen angeregten Zustands zur Folge haben, ohne dass der Zustand zur Emission betragen kann. Folglich nimmt die Quanteneffizienz bei hohen Anregungsdichten bzw. Helligkeiten deutlich ab.The The present invention addresses the general problem of phosphorescent light-emitting components, in particular organic light-emitting diodes (OLEDs), where the external quantum efficiency at high brightnesses decreases significantly. The main cause of the decline in efficiency is the nature of phosphorescent emitter molecules that are different as with conventional fluorescent dyes, from the electronic Emit triplet state. The actually quantum mechanically forbidden transition One with total spin is through the use of heavy metals such as platinum or iridium as the central atom for light emission accessible. The excited states, called excitons, have a medium life, even for modern ones Phosphorescent emitter molecules by orders of magnitude is longer than with fluorescent dyes. That's why the triplet excitons are much more susceptible to all conceivable extinguishing mechanisms that extinguish a result in such an excited state without the state may amount to the emission. Consequently, the quantum efficiency decreases clearly at high excitation densities or brightnesses.

Der größte Entwicklungssprung auf dem Gebiet der organischen Leuchtdioden (OLEDs) in einer Dünnschicht-OLED ist in der Druckschrift C. W. Tang et al.: Organic electroluminescent diodes, Appl. Phys. Lett. 51 (1987) 913 beschrieben, wobei die Einführung von phosphoreszenten Molekülen als Emittermoleküle erbracht worden ist, wie in der Druckschrift M. A. Baldo et al.: Highly efficient phosphorescent emission from organic electroluminescent devices, Nature 395 (1998) 151 beschrieben ist. Diese haben den entscheidenden Vorteil, eine interne Konversionseffizienz von 100% zu ermöglichen. Durch die Verwendung von Schwermetallen wie Platin oder Iridium als Zentralatom in diesem Molekülen wird die elektronische Struktur stark beeinflusst, was in diesem Fall zur Folge hat, dass sowohl die Emission aus dem Triplett-Zustand als auch die intermolekulare Transferrate von Singulett zu Triplettzustand (engl. intersystem cros sing – ISC) ermöglicht werden und hocheffizient sein können, wie in der Druckschrift T. Tsuboi: Electronic states of phosphorescent molecules Ir(ppy)3 and PtOEP used in organic light emitting diodes, Journ. Lumin. 119–120 (2006) 288 beschrieben ist. In organischen Leuchtdioden werden die Ladungsträger, Elektronen und Löcher statistisch bzgl. ihres Spins injiziert, sodass sich daraus resultierend auch die angeregten, als Exzitonen bezeichneten Zustände mit statistischer Spinverteilung bilden. Auf Grund der Spinmultiplizität von Eins zu Drei bei Singulett und Triplettzustand, werden im Mittel nur ca. 25% der Exzitonen im Singulett-Zustand gebildet, wie in der Druckschrift M. A. Baldo et al.: Excitonic singlet-trielet ratio in a semiconducting organic thin film, Phys. Rev. B 60 (1999) 14422 beschrieben ist. In konventionellen fluoreszenten OLEDs ist dies das Limit für die interne Konversionseffizienz, d. h. 25%. In phosphoreszenten Molekülen werden beide Anregungszustände, Singulett und Triplett, auf den Triplettzustand umgeleitet (ISC) bzw. gebildet, sodass die Moleküle potentielle Materialien für interne 100% Quanteneffizienz in OLEDs sind. Ein Nachteil der Moleküle ist die im Vergleich mit fluoreszenten Farbstoffen lange Lebensdauer des angeregten Zustands. Selbst für hochmoderne phosphoreszente Moleküle liegt die Lebensdauer um einige Größenordnungen höher, im Bereich von einigen Mikrosekunden, vgl. hierzu die Emission aus dem Singulett-Zustand mit Lebensdauern von einigen Nanosekunden, wie in der Druckschrift Kawamura et al.: Simple accurate system for measuring absolute photoluminescence quantum efficiency in organic solid-state thin films, J. Journ. Appl. Phys. 43 (2004) 7729 beschrieben ist.The largest development leap in the field of organic light-emitting diodes (OLEDs) in a thin-film OLED is in the document CW Tang et al .: Organic electroluminescent diodes, Appl. Phys. Lett. 51 (1987) 913 described, wherein the introduction of phosphorescent molecules has been provided as emitter molecules, as in the document MA Baldo et al .: Highly efficient phosphorescent emission from organic electroluminescent devices, Nature 395 (1998) 151 is described. These have the distinct advantage of enabling an internal conversion efficiency of 100%. The use of heavy metals such as platinum or iridium as the central atom in this molecule strongly affects the electronic structure, which in this case results in both the emission from the triplet state and the intermolecular transfer rate from singlet to triplet state. intersystem cros sing - ISC) and can be highly efficient, as in the publication T. Tsuboi: Electronic states of phosphorescent molecules Ir (ppy) 3 and PtOEP used in organic light emitting diodes, Journ. Lumin. 119-120 (2006) 288 is described. In organic light-emitting diodes, the charge carriers, electrons, and holes are randomly injected with respect to their spin, resulting in the excited states, also known as excitons, with random spin distribution. Due to the spin multiplicity of one to three in singlet and triplet state, only about 25% of the excitons are formed on average in the singlet state, as in the publication MA Baldo et al .: Excitonic singlet-trielet ratio in a semiconducting organic thin film, Phys. Rev. B 60 (1999) 14422 is described. In conventional fluorescent OLEDs this is the limit for internal conversion efficiency, ie 25%. In phosphorescent molecules, both excitation states, singlet and triplet, are redirected (ISC) to the triplet state, so that the molecules are potential materials for internal 100% quantum efficiency in OLEDs. A disadvantage of the molecules is the long lifetime of the excited state compared to fluorescent dyes. Even for state-of-the-art phosphorescent molecules, the lifetime is several orders of magnitude higher, in the order of a few microseconds, cf. this is the emission from the singlet state with lifetimes of a few nanoseconds, as in the document Kawamura et al .: Simple accurate system for measuring absolute photoluminescence quantum efficiency in organic solid-state thin films, J. Journ. Appl. Phys. 43 (2004) 7729 is described.

Im Unterschied zu den meisten Fluoreszenz-OLEDs, deren Emissionszone eine reine Schicht des Fluoreszenzfarbstoffs darstellt, werden phosphoreszente Farbstoffe verdünnt in ein Wirtsmaterial gemischt, um eine so genannte Aggregatlöschung zu vermeiden, wie in der Druckschrift Y. Kawamura et al.: Intermolecular interaction and a concentration-cuenching mechamisn of phosphorescent Ir (III) complexes in a solid film, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 017404 beschrieben ist.In contrast to most fluorescence OLEDs whose emission zone is a pure layer of the fluorescent dye, phosphorescent dyes diluted in a host material are mixed in order to avoid a so-called aggregate quenching, as in the document Y. Kawamura et al .: Intermolecular interaction and concentration-cuenching mechanisms of phosphorescent Ir (III) complexes in a solid film, Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 017404 is described.

Hierbei ist es wichtig, dass das Wirtsmaterial eine höhere Triplett-Energie als oder zumindest gleich hohe Triplett-Energie wie der Emitterfarbstoff hat, um den Energietransfer der Emitter-Triplett-Exzitonen auf die der Wirtsmoleküle als möglichen Verlustkanal auszuschließen. Des Weiteren benötigen die Emissionsschichten relative hohe Konzentrationen des Emitterfarbstoffs (~5–10 mol%), da der Energieübertrag vom Wirtsmaterial auf das Emittermolekül langsamer und kurzreichweitiger ist. Der Energieübertrag ist ein Dexter-Prozess, wie in der Druckschrift D. L. Dexter: A theory of sensitized luminescence in solids, Journ. Chem. Phys. 21 (1953) 836 beschrieben ist. Dies wiederum ist nachteilig für die absolute Effizienz, da es bei den Konzentrationen schon zur oben genannten Aggregatlöschung kommen kann. Bei der Konzentration ist die Exzitonendiffusion direkt auf den Emittermolekülen ohne weiteres möglich. OLEDs mit einem Mischsystem aus Wirtsmaterial und phosphoreszenten Emitterfarbstoff, enthalten weiterhin der Emissionszone benachbarte Blockerschichten, da auch mit der langen Lebensdauer die mittlere Diffusionslänge der Exzitonen steigt, die sowohl Ladungsträger als auch Triplett-Exzitonen in die Emissionszone eingrenzen sollen. Um letzteres zu erreichen, müssen die Schichten eine wesentlich höhere Triplett-Energie haben als die des Emitterfarbstoffes (T_Blocker >> T_Emitter/~0.4eV). Dies ist in der Druckschrift Goushi et al.: Triplet exciton confinement and unconfinement by adjacent hole-transport layers, Journ. Appl. Phys. 95 (2004) 7798 beschrieben.Here it is important that the host material has a higher triplet energy than or at least as high triplet energy as the emitter dye to exclude the energy transfer of the emitter-triplet excitons on the host molecules as a possible loss channel. Furthermore, the emission layers require relatively high concentrations of the emitter dye (~ 5-10 mol%) because the energy transfer from the host material to the emitter molecule is slower and shorter-range. The energy transfer is a Dexter process, as in the publication DL Dexter: A theory of sensitized luminescence in solids, Journ. Chem. Phys. 21 (1953) 836 is described. This in turn is detrimental to the absolute efficiency, since it can already come to the aforementioned aggregate quenching at the concentrations. At concentration, exciton diffusion directly on the emitter molecules is readily possible. OLEDs with a mixed system of host material and phosphorescent emitter dye continue to contain the blocker layers adjacent to the emission zone, since even with the long life the average diffusion length of the excitons increases, which is intended to confine both charge carriers and triplet excitons into the emission zone. To achieve the latter, the layers must have a much higher triplet energy than that of the _emitter dye (T _blocker >> T _emitter / 0.4 eV). This is in the document Goushi et al .: Triplet exciton confinement and unconfinement by adjacent hole-transport layers, Journ. Appl. Phys. 95 (2004) 7798 described.

Die lange Lebensdauer macht die angeregten Triplett-Zustände insbesondere bei hohen Anregungsdichten sehr anfällig gegenüber allen Löschmechanismen, welche Triplett-Triplett Annihilation (TTA), Triplett-Ladungsträger Löschung und Feldinduzierte Dissoziation der Exzitonen in freie Ladungsträger, wie in der Druckschrift Reineke et al.: Triplet-exciton quenching in organic phosphorescent light-emitting diodes with Ir-based emitters, Phys. Rev. B 75 (2007) 125328 beschrieben ist, sind. Hierbei ist die TTA der dominierende Prozess. Der Prozess kann prinzipiell durch zwei verschiedene Mechanismen geschehen:

• (a) durch Diffusion der Triplett-Exzitonen, bis sich zwei angeregte Zustände nah genug sind, um zu annihilieren und
• (b) durch langreichweitige Wechselwirkung, basierend auf dem Förster-Energieübertragsmodell.

The long lifetime makes the excited triplet states, especially at high excitation densities, very susceptible to all quenching mechanisms, such as triplet-triplet annihilation (TTA), triplet-carrier quenching, and field-induced dissociation of the excitons into free carriers, as described in US Pat Reineke et al .: Triplet exciton quenching in organic phosphorescent light-emitting diodes with Ir-based emitters, Phys. Rev. B 75 (2007) 125328 is described. Here, the TTA is the dominant process. The process can in principle be done by two different mechanisms:

• (a) by diffusion of the triplet excitons until two excited states are close enough to annihilate and
• (b) by long-range interaction, based on the Förster energy transfer model.

Sind sich zwei angeregte Zustände so nahe, dass die elektronischen Orbitale überlappen und Wechselwirken, kann der Auslöschungsschritt auch durch den sogenannten Dexter-Energieübertrag stattfinden. Bei letzterem passiert die Auslöschung in einem Schritt. Der Prozess ist nur durch den so genannten Försterradius des emittierenden Moleküls bestimmt, der die maximale Entfernung zweier angeregter Zustände definiert, bei dem Löschung noch stattfindet, wie in der Druckschrift W. Staroske et al.: Single-step triplettriplet-annihilation: An intrinsic limit for the high-brightness efficiency of phosphorescent organic light emitting diodes, Phys. Rev. Lett 98 (2007) 197402 beschrieben ist. Letzterer Prozess ist im Kontrast zu dem diffusionsbasierten Mechanismus nicht von der Konzentration der Emittermoleküle abhängig, wobei der Förster-basierende Mechanismus eine intrinsische Grenze für die Triplett-Triplett-Löschung TTA in den OLEDs ist, da sie allein durch die op tischen Eigenschaften der eingesetzten Materialien bestimmt wird. Anders gesprochen ist der diffusionsbasierte Löschmechanismus immer intrinsisch begleitet von der Försterbasierenden Auslöschung.If two excited states are so close that the electronic orbitals overlap and interact, the extinction step can also take place by the so-called Dexter energy transfer. In the latter case, the extinction happens in one step. The process is determined only by the so-called Försterradius of the emitting molecule, which defines the maximum distance between two excited states in the erasure still takes place, as in the document W. Staroske et al.: Single-step triplet triplet annihilation: An intrinsic limit for the high-brightness efficiency of phosphorous organic light emitting diodes, Phys. Rev. Lett 98 (2007) 197402 is described. The latter process, in contrast to the diffusion-based mechanism, does not depend on the concentration of the emitter molecules, the Förster-based mechanism being an intrinsic limit for the triplet-triplet quenching TTA in the OLEDs, as it is due solely to the optical properties of the materials used is determined. In other words, the diffusion-based extinguishing mechanism is always intrinsically accompanied by the ranger-based extinction.

Um den Effizienzrückgang bei phosphoreszenten OLEDs zu minimieren, sind folgende Ansätze bekannt:

• 1. Die Minimierung der intrinsischen Lebensdauer des angeregten Triplettzustands auf dem Emittermolekül: Hier, so scheint es, ist die Entwicklung ausgeschöpft, moderne Emitter haben Triplett-Lebensdauern von einer Mikrosekunde und weniger. Das Schwermetall beeinflusst die Eigenschaften sehr stark und findet mit Iridium das heutige Optimum, wie in den Druckschriften M. A. Baldo et al.: Highly efficient phosphorescent emission from organic electroluminescent devices, Nature 395 (1998) 151 ; M. A. Baldo et al.: Transient analysis of organic electrophosphorescence. II. Transient analysis of trielet-trielet annihilation, Phys. Rev. B 62 (2000) 10967 beschrieben ist.
• 2. Die Minimierung der Lebensdauer des angeregten Zustands durch die Umgebung definierenden optischen Eigenschaften: Durch Einführung einer OLED-Mikrokavität höherer Güte kann die Lebensdauer bis zu 50% reduziert werden, wie in der Druckschrift Q. Huang et al.: Quantum efficiency enhancement in top-emitting organic light-emitting diodes as a result of enhanced intrinsic quantum yield, Appl. Phys. Lett. 89 (2006) 263512 beschrieben ist.
• 3. Reduzierung der Exzitonendichte, welche für eine bestimmte Helligkeit benötigt wird durch Verbreiterung der Rekombinationszone in der Emissionszone: Dies kann z. B. durch den Ansatz der Doppel-Emissionsschicht erreicht werden, wie in der Druck schrift G. He: High-efficiency and low-voltage p-i-n electrophosphorescent organic light-emitting diodes with double-emission layers, Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 3911 beschrieben ist.

In order to minimize the efficiency decline in phosphorescent OLEDs, the following approaches are known:

• 1. The minimization of the intrinsic lifetime of the excited triplet state on the emitter molecule: Here, it seems, the development is exhausted; modern emitters have triplet lifetimes of one microsecond and less. The heavy metal has a very strong influence on the properties and, with iridium, has the current optimum, as in the publications MA Baldo et al .: Highly efficient phosphorescent emission from organic electroluminescent devices, Nature 395 (1998) 151 ; MA Baldo et al .: Transient analysis of organic electrophosphorescence. II. Transient analysis of trielet-trielet annihilation, Phys. Rev. B 62 (2000) 10967 is described.
• 2. Minimizing the life of the excited state by environmental defining optical properties: By introducing a higher quality OLED microcavity, the lifetime can be reduced up to 50%, as in the document Q. Huang et al .: Quantum efficiency enhancement in top-emitting organic light-emitting diodes as a result of enhanced intrinsic quantum yield, Appl. Phys. Lett. 89 (2006) 263512 is described.
• 3. Reduction of the exciton density, which is required for a certain brightness by broadening the recombination zone in the emission zone: This can, for. B. can be achieved by the approach of the double emission layer, as in the print font G. He: High-efficiency and low-voltage pin electrophosphorescent organic light-emitting diodes with double-emission layers, Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 3911 is described.

Es gibt einige Emissionsschicht-Strukturen, in denen die Emissionszone durch Quantentopf-Strukturen, meist aber unter Benutzung von fluoreszenten Farbstoffen aufgebaut ist. Hierbei sind z. T. drastische Effizienzverbesserungen vorhanden, was als Hauptursache hat, dass die Rekombinationseffizienz erhöht wird, z. B. durch einen besseren Ladungsträgereinfang, wie in den Druckschriften J. Huang: Effect of well number an organic multiple-quantum-well electroluminescent device characteristics, Appl. Phys. Lett. 73 (1998) 3348 und Z. Xie: Transient electroluminescence of organic quantum-well light-emitting diodes, Appl. Phys. Lett. 80 (2002) 1477 beschrieben ist. Da der Effizienzrückgang bei fluoreszenten OLEDs auf Grund der kurzen Lebensdauer des Singulett-Zustandes nur unwesentlich durch bimolekulare Prozesse bestimmt ist, werden durch diese Strukturen keine Verbesserungen bezüglich des Effizienzrückgangs erzielt.There are some emission layer structures in which the emission zone is constructed by quantum well structures, but mostly by using fluorescent dyes. Here are z. T. drastic efficiency improvements available, which has as a main cause that the recombination efficiency is increased, for. B. by a better charge carrier capture, as in the publications J. Huang: Effect of well number on organic multiple-quantum-well electroluminescent device characteristics, Appl. Phys. Lett. 73 (1998) 3348 and Z. Xie: transient electroluminescence of organic quantum-well light-emitting diodes, Appl. Phys. Lett. 80 (2002) 1477 is described. Since the efficiency decrease in fluorescent OLEDs is only insignificantly determined by bimolecular processes due to the short life of the singlet state, these structures do not achieve any improvements in the efficiency decrease.

Phosphoreszente OLEDs, deren Emissionzone eine Quantentopf-Struktur aufweist, werden in der Druckschrift Cheng et al.: Effect of multiple-quantum-well structure an efficiency of organic electrophosphorescent light-emitting diodes, Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L376 beschrieben. Hier wird der bekannte Triplett-Emitter 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H23 H-porphine platinum (II) (PtOEP) eingesetzt. Dabei ist im Vergleich mit einer Standard-Struktur in der Quantentopf-Struktur eine Erhöhung der Externen Quanteneffizienz um einen Faktor von ca. Zwei beschrieben. Dabei weist die Quantentopf-Struktur einen stärkeren Rückgang der Quan teneffizienz bei hohen Helligkeiten auf, sodass die angegebenen Strukturen bei Stromdichten von etwa 200 mA/cm² letztlich nahezu identische Effizienzwerte aufweisen. Der Effekt wird mit der Sättigung der Emittermoleküle erklärt.Phosphorescent OLEDs whose emission zone has a quantum well structure are described in the document Cheng et al .: Effect of multiple-quantum-well structure on efficiency of organic electrophosphorescent light-emitting diodes, Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L376 described. Here is the be used triplet emitter 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H23 H-porphine platinum (II) (PtOEP). In this case, an increase of the external quantum efficiency by a factor of approximately two is described in comparison with a standard structure in the quantum well structure. In this case, the quantum well structure has a greater decrease in the quantum efficiency at high brightnesses, so that the structures given at current densities of about 200 mA / cm ² ultimately have almost identical efficiency values. The effect is explained by the saturation of the emitter molecules.

Die räumliche Trennung verschiedener Bereiche von Mischsystemen aus Wirtsmaterial und Emitterfarbstoff birgt einen weiteren Vorteil in sich. Die Trennung entkoppelt weitestgehend jeglichen Energieübertrag, auch und insbesondere bei geringen Anregungsdichten, zwischen den Zentren. Wie in Druckschrift Y. Kawamura et al.: Intermolecular interaction and a concentration-quenching mechanism of phosphorescent Ir(III) complexes in a solid film Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 017404 beschrieben ist, haben typische phosphoreszente Emitter Förster-Radii unter 2 nm, sodass der Försterbasierte Energieübertrag zwischen benachbarten Molekülen durch Distanzen in dieser Größenordnung unterbunden werden kann.The spatial separation of different areas of mixed systems of host material and emitter dye has a further advantage in itself. The separation largely decouples any energy transfer, also and especially at low excitation densities, between the centers. As in pamphlet Y. Kawamura et al .: Intermolecular interaction and a concentration-quenching mechanism of phosphorescent Ir (III) complexes in a solid film Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 017404 described, typical phosphorescent emitters Förster-Radii below 2 nm, so that the Försterbasierte energy transfer between adjacent molecules can be suppressed by distances of this order.

In der Druckschrift B. W. D'Andrade: Effizient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a triple doped emissive layer Adv. Mat. 16 (2004) 624 sind Emissionsschicht-Strukturen beschrieben, in der alle Emitterfarbstoffe in einem Wirtsmaterial mit unterschiedlichen Konzentrationen eingebracht sind. Die vorgestellte Emissionsschicht-Struktur erreicht ca. 16 lm/W bei 100 cd/m² und 11.1 ml/W bei 1000 cd/m². Dies entspricht einer Effizienz-Reduktion auf 69% des Wertes bei 100 cd/m².In the publication BW D'Andrade: Efficient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a Triple Doped Emissive Layer Adv. Mat. 16 (2004) 624 Emission layer structures are described in which all emitter dyes are incorporated in a host material having different concentrations. The presented emission layer structure reaches about 16 lm / W at 100 cd / m ² and 11.1 ml / W at 1000 cd / m ² . This corresponds to an efficiency reduction to 69% of the value at 100 cd / m ² .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente anzugeben, welche derart ausgebildet sind, dass ein Effizienzrückgang bei hohen Helligkeiten reduziert wird sowie eine vereinfachte Farbabstimmung ermöglicht und eine Weißlichtemission gewährleistet werden.Of the Invention is based on the object, a component for phosphorescent Light emission from triplet states and a process to specify for the production of such components, which are designed such are that a decrease in efficiency at high brightnesses is reduced and allows a simplified color matching and a white light emission can be ensured.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst.The The object is achieved by the features of claims 1 and 5 solved.

In dem Bauelement zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33 ist
gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
für die Erzeugung einer abgestimmten Farblichtemission oder Weißlichtemission in einer vorgesehenen Emissionsschicht-Struktur mindestens eine Emissionsschicht vorhanden, wobei eine Sub-Strukturierung in mindestens einer der Emissionsschicht vorliegt oder mindestens eine Emissionsschicht mit einer Sub-Strukturierung vorhanden ist, bei der eine Kombination von verschiedenen Emittermaterialien, mit verschiedenen Basis-Emissionsspektren, in verschiedenen Zonen des Mischgebiets ein farbabgestimmtes Licht oder Weißlicht erzeugt.In the device for phosphorescent light emission from triplet states according to patent application 10 2007 033 209.4-33 is
according to the characterizing part of patent claim 1
at least one emission layer is present for the generation of a matched colored light emission or white light emission in an intended emission layer structure, wherein a sub-structuring is present in at least one of the emission layer or at least one emission layer with a sub-structuring is present, in which a combination of different emitter materials, generated with different basic emission spectra, in different zones of the mixing area a color-matched light or white light.

Das Bauelement mit mindestens einer Emissionsschicht zur Erzeugung von Weißlicht kann Gebiete aufweisen, in denen die Triplett-Energien T_Wirt des Wirtsmaterials kleiner als die oder gleich den Triplett-Energien T_Emitter des Emitterfarbstoffs mit T_Wirt < T_Emitter oder T_Wirt = T_Emitter sind.The device having at least one emission layer for generating white light may have regions in which the triplet energies T _{Wirt of} the host material are less than or equal to the triplet energies T _{emitter of} the emitter dye with T _host <T _emitter or T _host = T _emitter ,

Das Bauelement zur Weißlichtemission mit mindestens einer Emissionsschicht kann zusätzlich fluoreszente Emissionsschichten enthalten, die wiederum entweder reine Schichten des Emitterfarbstoffs und/oder ein Mischsystem aus Wirtsmaterial und Emitterfarbstoff sein können.The Component for white light emission with at least one emission layer may additionally contain fluorescent emission layers, in turn, either pure layers of the emitter dye and / or may be a mixed system of host material and emitter dye.

Die Lichtauskopplungseffizienz des Bauelements kann für den blauen Spektralbereich, der Bereich zwischen 400 nm und 500 nm in der Wellenlänge, optimiert sein und diese Optimierung kann durch die Anpassung der Schichtdicken der Transportschichten erfolgen.The Lichtauskopplungseffizienz of the device can for the blue Spectral range, the range between 400 nm and 500 nm in wavelength, be optimized and this optimization can be achieved by adjusting the Layer thicknesses of the transport layers take place.

In dem Verfahren zur Herstellung von Bauelementen zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33 wird
gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 5
unter Einsatz von verschiedenen Emitterfarbstoffen mit unterschiedlichen Emissionsfarben in einer vorgesehenen Emissionsschicht-Struktur eine abgestimmte Farbemission oder eine Weißlichtemission realisiert.In the process for the preparation of components for phosphorescent light emission from triplet states according to patent application 10 2007 033 209.4-33 is
according to the characterizing part of patent claim 5
realized using different emitter dyes with different emission colors in a proposed emission layer structure a coordinated color emission or white light emission.

Die Unterdrückung der Energieübertragsprozesse zwischen verschiedenen Emitterfarbstoffen ist essentiell für die Erzeugung von Weißlicht, da ansonsten die Energie durch effiziente Transfermechanismen zum energetisch günstigsten Zustand übertragen wird, insbesondere die roten Emitterzustände, bevor eine Rekombination unter Aussendung von Photonen eintritt.The Suppression of energy transfer processes between different emitter dyes is essential for the Generation of white light, otherwise the energy through efficient transfer mechanisms for the most energetically favorable State is transferred, in particular the red emitter states, before a recombination occurs with the emission of photons.

Dementsprechend können durch die vorliegende Erfindung sowohl Weißlicht durch die Emission verschiedener Zonen mit unterschiedlichem Emissionsspektrum als auch die Reduktion der diffusionsbasierten Triplett-Triplett-Löschung erreicht werden. Durch die auf der Erfindung basierende kombinatorische Möglichkeit, verschiedene Emitterfarbstoffe räumlich in der Emissionsschicht-Struktur anzuordnen, ergibt sich eine vereinfachte, modulare Variabilität in der Farbabstimmung, um Licht eines vorgegebenen Spektrums, insbesondere um Weißlicht zu erreichen.Accordingly, the present invention can achieve both white light by emitting different zones of different emission spectrum and reducing diffusion-based triplet-triplet quenching. The combinatorial possibility, based on the invention, of arranging different emitter dyes spatially in the emission layer structure results in a simplified, modular variability in the color matching in order to produce light of a predetermined size spectrum, in particular to achieve white light.

Weiterbildungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.further developments and further embodiments of the invention are specified in further subclaims.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.The Invention is based on several embodiments by means of several drawings explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematische Darstellungen von Emissionsschicht-Strukturen, wobei
1a eine Emissionsschicht-Struktur mit den relativen Triplett-Energien aller verwendeter Materialien bei Einsatz von FIr(pic), Ir(ppy)₃ und Ir(MDQ)₂(acac),
1b eine Emissionsschicht-Struktur mit den relativen Triplett-Energien aller verwendeter Materialien bei Einsatz von FIr(pic), Ir(ppy)₃ und Ir(MDQ)₂(acac),
1c eine Emissionsschicht-Struktur mit den relativen Triplett-Energien aller verwendeter Materialien bei Einsatz von FIr(pic), Ir(ppy)₃ und Ir(MDQ)₂(acac) und
1d eine schematische Darstellung des Energiediagramms des zugehörigen Bauelements, einer OLED,
zeigen, 1 schematic representations of emission layer structures, wherein
1a an emission layer structure with the relative triplet energies of all materials used when using FIr (pic), Ir (ppy) ₃ and Ir (MDQ) ₂ (acac),
1b an emission layer structure with the relative triplet energies of all materials used when using FIr (pic), Ir (ppy) ₃ and Ir (MDQ) ₂ (acac),
1c an emission layer structure with the relative triplet energies of all materials used using FIr (pic), Ir (ppy) ₃ and Ir (MDQ) ₂ (acac) and
1d 2 is a schematic representation of the energy diagram of the associated component, an OLED;
demonstrate,

2 drei Basis-Emissionsspektren von einsetzbaren Emitterfarbstoffen (hier: FIr(pic), Ir(ppy)₃ und Ir(MDQ)₂(acac)) in einer Emissionsschicht-Struktur, 2 three basic emission spectra of usable emitter dyes (here: FIr (pic), Ir (ppy) ₃ and Ir (MDQ) ₂ (acac)) in an emission layer structure,

3 Emissionsspektren von zwei OLEDs mit Emissionsschicht-Strukturen nach 1a und 1b, deren Spektren eine additive Zusammensetzung aus den in 2 gezeigten Basisemissionsspektren ist, 3 Emission spectra of two OLEDs with emission layer structures according to 1a and 1b whose spectra are an additive composition of the in 2 is shown basic emission spectra,

4 ein Emissionsspektrum einer dritten OLED nach 1d mit einer dritten Emissionsschicht-Struktur nach 1c, welches Anteile von allen Basisemitterfarben zeigt, wobei die Farbkoordinaten der Emission nach CIE-Standard angegeben sind, 4 an emission spectrum of a third OLED after 1d with a third emission layer structure 1c showing proportions of all the base emitter colors, the color coordinates of the emission being given according to CIE standard,

5 die Externe Quanteneffizienz und die Leistungseffizienz der dritten Emissionsschicht-Struktur nach 1c und 4 als Funktion der Helligkeit und 5 the external quantum efficiency and the power efficiency of the third emission layer structure 1c and 4 as a function of brightness and

6 organische Materialien, welche in den erfindungsgemäßen Emissionsschicht-Strukturen von Bauelementen einsetzbar sind:

• 1. Iridium-bis-(4,6,-difluorophenyl-pyridinato-N,C2)-picolinate, abgekürzt FIr(pic),
• 2. Iridium(III)bis(2-methyldibenzo[f,h]quinoxaline)(acetylacetonate), abgek. Ir(MDQ)₂(acac),
• 3. N,N,N',N'-Tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, sbgek. MeO-TPD,
• 4. fac-tris(2-phenylpyridine)iridium, abgek. Ir(Ppy)

6 organic materials which can be used in the emission layer structures of components according to the invention:

• 1. Iridium bis (4,6, -difluorophenyl-pyridinato-N, C2) -picolinate, abbreviated FIr (pic),
• 2. iridium (III) bis (2-methyldibenzo [f, h] quinoxaline) (acetylacetonate), abbreviated Ir (MDQ) ₂ (acac),
• 3. N, N, N ', N'-tetrakis (4-methoxyphenyl) benzidines, sbgek. MeO-TPD,
• 4. fac-tris (2-phenylpyridines) iridium, abbreviated Ir (Ppy)

7 organische Materialien, welche in den erfindungsgemäßen Emissionsschicht-Strukturen von Bauelementen einsetzbar sind:

• 5. 4,4',4''-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, abgek. TCTA,
• 6. 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, abgek. F4-TCNQ,
• 7. 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, abgek. Bphen,
• 8. N,N'-di(naphthalen-2-yl)-N,N'-diphenylbenzidine, abgek. NPB,

7 organic materials which can be used in the emission layer structures of components according to the invention:

• 5. 4,4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) -triphenylamine, abbreviated to TCTA,
• 6. 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethanes, abbreviated to F4-TCNQ,
• 7. 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, abbreviated Bphen,
• 8. N, N'-di (naphthalen-2-yl) -N, N'-diphenylbenzidines, abbreviated NPB,

8 organisches Material, das in den erfindungsgemä ßen Emissionsschicht-Strukturen von Bauelementen einsetzbar ist:

• 9. 2,2'2''(1,3,5-benzenetriyl)tris-(1-phenyl-1H-benzimidazole), abgek. TPBi.

8th Organic material which can be used in the emission layer structures of components according to the invention:

• 9. 2,2'2 "(1,3,5-benzenetriyl) tris (1-phenyl-1H-benzimidazole), abbreviated TPBi.

Im Folgenden werden die 1 mit den 1a, 1b, 1c, 1d, 2, 3 und 4 gemeinsam betrachtet. In der 1 sind Emisionsschicht-Strukturen 20, 30, 40 von Bauelementen 70 zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33 dargestellt.The following are the 1 with the 1a . 1b . 1c . 1d . 2 . 3 and 4 considered together. In the 1 are emission layer structures 20 . 30 . 40 of components 70 for phosphorescent light emission from triplet states according to patent application 10 2007 033 209.4-33.

Erfindungsgemäß sind für die Erzeugung einer abgestimmten Farblichtemission 53, 54 oder Weißlichtemission 55 in einer Emissionsschicht-Struktur 20, 30 oder 40 mindestens eine Emissionsschicht 9, 10 vorhanden, wobei eine Sub-Strukturierung in mindestens einer der Emissionsschichten 9, 10 vorliegt oder mindestens eine Emissionsschicht 9, 10 mit einer Sub-Strukturierung vorhanden ist, bei der die Kombination von verschiedenen Emittermaterialien, mit verschiedenem Basis-Emissionsspektren, in verschiedenen Zonen des Mischgebiets vorgesehen ist.According to the invention are for the production of a coordinated color light emission 53 . 54 or white light emission 55 in an emission layer structure 20 . 30 or 40 at least one emission layer 9 . 10 present, with a sub-structuring in at least one of the emission layers 9 . 10 present or at least one emission layer 9 . 10 is present with a sub-structuring, in which the combination of different emitter materials, with different base emission spectra, is provided in different zones of the mixing area.

Hierbei zeigen die 1a und 1b eine erste Emissionsschicht-Struktur 20 und eine zweite Emissionsschicht-Struktur 30 jeweils mit einer Zusammensetzung zur einfachen, modularen Farbabstimmung durch die Sub-Strukturierung und die 1c eine dritte Emissionsschicht-Struktur 40 sowie die 1c ein auf der Basis der Emitterschicht-Struktur 40 konkret ausgebildetes Bauelement 70, das Weißlicht emittiert.This show the 1a and 1b a first emission layer structure 20 and a second emission layer structure 30 each with a composition for easy, modular color matching by the sub-structuring and the 1c a third emission layer structure 40 as well as the 1c one based on the emitter layer structure 40 Concretely trained component 70 that emits white light.

In den Emissionsschicht-Strukturen 20, 30, 40 sind folgende Materialien eingesetzt, deren chemische Bezeichnungen in den 6, 7, 8 angegeben sind. Die verschiedenen Emissionszonen der Emissionsschicht-Strukturen 20, 30, 40 sind in den 1a, 1b, 1c gezeigt. Die schematisch dargestellte, zugehörige Schichtstruktur der kompletten OLED 70, die in 1d gezeigt ist, ist wie folgt aufgebaut, wobei die BezugszeichenIn the emission layer structures 20 . 30 . 40 The following materials are used whose chemical names in the 6 . 7 . 8th are indicated. The different emission zones of the emission layer structures 20 . 30 . 40 are in the 1a . 1b . 1c shown. The schematically illustrated, associated layer structure of complete OLED 70 , in the 1d is shown, is constructed as follows, wherein the reference numerals

6060

transparentes ITO (Indium-Zinn-Oxid) auf einem Glassubstrat (90 nm) als Anode,transparent ITO (indium tin oxide) on a glass substrate (90 nm) as an anode,

6161

MeO-TPD elektrisch dotiert mit F₄-TCNQ, 4 mol% (60 nm),MeO-TPD electrically doped with F ₄ -TCNQ, 4 mol% (60 nm),

6262

NPB (10 nm),NPB (10 nm),

4040

gesamte Emissionsschicht-Struktur,all Emission layer structure,

6363

TPBi (10 nm),TPBi (10 nm),

6464

BPhen elektrisch dotiert mit Cäsium (Cs) (40 nm),BPhen electrically doped with cesium (Cs) (40 nm),

6565

eine reflektierende Aluminiumschicht (100 nm) als Katode,a reflective aluminum layer (100 nm) as cathode,

• wobei die jeweiligen Schichtdicken in Nanometern – nm – angegeben sind, darstellen.where the respective layer thicknesses are given in nanometers - nm - are, represent.

Anstelle der Emissionsschicht-Struktur 40 für eine Weißlichtemission können die Emissionsschicht-Strukturen 20, 30 für die Erzeugung einer abgestimmten Farbemission eingesetzt sein.Instead of the emission layer structure 40 For a white light emission, the emission layer structures 20 . 30 be used for the generation of a coordinated color emission.

In 1 sind die Emissionsschicht-Strukturen 20, 30, 40 für die zugehörigen Bauelemente 70 – OLED – schematisch dargestellt. Hierbei handelt es sich jeweils um eine Kombination von zwei sequentiell genutzten Wirtsmaterialien 7, 8, wobei das Wirtsmaterial 7 TCTA und das Wirtsmaterial 8 TPBi sind, deren Strukturformel und Strukturaufbau in 7 und 8 angegeben sind. In den Mischzonen 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind die Emitterfarbstoffe jeweils mit ca. zehn Gewichtsprozenten in das jeweilige Wirtsmaterial 7, 8 eingebracht. Die einzelnen Schichten 1, 2, 3, 4, 5, 6 der Mischzonen sind 1 nm dick, die Zonen reinen Wirtsmaterials 7, 8 weisen eine Dicke von 2 nm auf, sodass jeweils die gesamten Emissionsschicht-Strukturen 20, 30 etwa 20 nm und die Emissionsschicht-Struktur 40 etwa 17 nm dick sind, wobei die Emissionsschicht-Strukturen 20, 30, 40 sich aus zwei Einzelemissionsschichten 9, 10 zu je 10 nm (bzw. 7 nm bei im Fall von 40) zusammensetzen, wobei die Einzelemissionsschichten 9, 10 durch die Wahl der Wirtsmaterialien 7 und 8 definiert sind. Dabei ist die Triplett-Energie des Wirtsmaterials 8 TPBi kleiner als die des Emitterfarbstoffs FIr(pic) in der Mischzonenschicht 4 in 1. Die Natur der blauen Farbstoffe verlangt dementsprechend auch Wirtsmaterialien mit immer höheren Triplett-Energien, was zur Konsequenz hat, dass die Bandlücke der Transportniveaus (Differenz HOMO-LUMO) auch größer wird. Solche Wirtsmaterialien haben oft den Nachteil, dass somit die Injektion von Ladungsträgern in ein solches Material deutlich schwerer wird, was die Betriebsspannung stark in die Höhe treibt. Ein Kompromiss wird dadurch erreicht, dass für die Emissionsschicht-Struktur eine schlechtere Energiekonversionseffizienz für die blaue Farbe durch die höhere Triplett-Energie des blauen Farbstoffs im Vergleich zum Wirtsmaterial vorgesehen ist, um die Betriebsspannung niedrig zu halten und somit hohe Leistungseffizienzen zu gewährleisten.In 1 are the emission layer structures 20 . 30 . 40 for the associated components 70 - OLED - shown schematically. Each is a combination of two sequentially used host materials 7 . 8th , where the host material 7 TCTA and the host material 8th TPBi, whose structural formula and structure structure are in 7 and 8th are indicated. In the mixing zones 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 are the emitter dyes each with about ten percent by weight in the respective host material 7 . 8th brought in. The individual layers 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 the mixing zones are 1 nm thick, the zones of pure host material 7 . 8th have a thickness of 2 nm, so that in each case the entire emission layer structures 20 . 30 about 20 nm and the emission layer structure 40 about 17 nm thick, with the emission layer structures 20 . 30 . 40 itself from two single emission layers 9 . 10 to 10 nm (or 7 nm in the case of 40 ), the individual emission layers 9 . 10 through the choice of host materials 7 and 8th are defined. Here is the triplet energy of the host material 8th TPBi smaller than that of the emitter dye FIr (pic) in the mixed zone layer 4 in 1 , Accordingly, the nature of the blue dyes also requires host materials with ever higher triplet energies, which has the consequence that the band gap of the transport levels (difference HOMO-LUMO) is also greater. Such host materials often have the disadvantage that thus the injection of charge carriers in such a material is significantly heavier, which drives the operating voltage soaring. A compromise is achieved by providing a worse energy conversion efficiency for the blue color due to the higher triplet energy of the blue dye compared to the host material for the emission layer structure, to keep the operating voltage low and thus ensure high power efficiencies.

2 zeigt drei Basis-Elektrolumineszenz-Spektren 50, 51, 52 der Emitterfarbstoffe, wie sie in monochromen Emissionsschicht-Strukturen gemessen werden können. Die monochromen Emissionsschicht-Strukturen weisen die Basisfarben auf, deren additive Kombination das abgestimmte Emissionsspektrum 53, 54, insbesondere die Weißlichtemission 55, erreicht. 2 shows three basic electroluminescence spectra 50 . 51 . 52 the emitter dyes, as they can be measured in monochrome emission layer structures. The monochrome emission layer structures have the base colors whose additive combination is the tuned emission spectrum 53 . 54 , in particular the white light emission 55 , reached.

3 zeigt die zusammengesetzten Elektrolumineszenz-Spektren 53, 54 der Emissionsschicht-Strukturen 20, 30 gemäß der 1a und 1b. In beiden zugehörigen Emissions-Spektren 53, 54 ist eine Zusammensetzung der Basisspektren 50, 51 sowie 50, 52 aus 2 vorhanden. Bemerkenswert ist der Unterschied der spektralen Verteilung der Emissionsschicht-Strukturen 20, 30 gemäß 1a und 1b unter Beachtung der Ähnlichkeit beider Strukturen 20, 30. Im Vergleich zur Emissionsschicht-Struktur 20 in 1a ist in der Emissionsschicht-Struktur 30 gemäß 1b lediglich eine 1 nm dicke Mischschichtzone, die den grünen Emitter Ir(ppy)₃ in TPBi enthält, durch eine Kombination von 1 nm Ir(MDQ)₂(acac) in TPBi ersetzt. Die Emission, im Falle 1a, grünlastig, ändert sich stark zu einer blau-rot Kombination in der Emissionsschicht-Struktur 30 gemäß 1b. Der Vergleich der Emissionsschicht-Strukturen 20, 30 in 1a und 1b zeigt auf, wie einfach die Farbabstimmung in einer zugehörigen OLED einstellbar ist, wenn die Emitterfarbstoffe modular in räumlich getrennten Zonen variiert werden können. 3 shows the composite electroluminescence spectra 53 . 54 the emission layer structures 20 . 30 according to the 1a and 1b , In both associated emission spectra 53 . 54 is a composition of the base spectra 50 . 51 such as 50 . 52 out 2 available. Noteworthy is the difference in the spectral distribution of the emission layer structures 20 . 30 according to 1a and 1b considering the similarity of both structures 20 . 30 , Compared to the emission layer structure 20 in 1a is in the emission layer structure 30 according to 1b only a 1 nm thick mixed layer zone containing the green emitter Ir (ppy) ₃ in TPBi is replaced by a combination of 1 nm Ir (MDQ) ₂ (acac) in TPBi. The emission, in the case 1a , green-heavy, changes strongly to a blue-red combination in the emission layer structure 30 according to 1b , The comparison of emission layer structures 20 . 30 in 1a and 1b shows how easy it is to adjust color matching in an associated OLED if the emitter dyes can be varied in a modular manner in spatially separated zones.

4 zeigt das Elektrolumineszenz-Spektrum 55 der Emissionsschicht-Struktur 40 einer schematisch dargestellten OLED 70. Alle in 2 dargestellten Spektren 50, 51, 52 der Basisemitterfarbstoffe tragen zu dem Spektrum 55 bei. Die CIE-Koordinaten im CIE-Farbraum sind (0.42, 0.47), welche nahe dem Weiß-Punkt (0.445, 0.405) sind. 4 shows the electroluminescence spectrum 55 the emission layer structure 40 a schematically illustrated OLED 70 , Alone 2 represented spectra 50 . 51 . 52 the base emitter dyes contribute to the spectrum 55 at. The CIE coordinates in the CIE color space are (0.42, 0.47), which are close to the white point (0.445, 0.405).

Zusammenfassend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bauelements 70 zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33 mit einer vorgesehenen Emissionsschicht-Struktur 20, 30 oder 40 durchgeführt, wobei unter Einsatz von verschiedenen Emitterfarbstoffen mit unterschiedlichen Emissionsfarben eine abgestimmte Farbemission 53, 54 oder eine Weißlichtemission 55 realisiert wird.In summary, the inventive method for producing a device 70 for phosphorescent light emission from triplet states according to patent application 10 2007 033 209.4-33 with an intended emission layer structure 20 . 30 or 40 carried out using a coordinated color emission using different emitter dyes with different emission colors 53 . 54 or a white light emission 55 is realized.

Es kann sowohl eine Weißlichtemission 55 durch die Emission verschiedener Zonen mit unterschiedlichem Emissionsspektrum 50, 51, 52 als auch die Reduktion der diffusionsbasierten Triplett-Triplett-Löschung erreicht werden.It can be both a white light emission 55 by emitting different zones with different emission spectrum 50 . 51 . 52 as well as the reduction of the diffusion-based triplet triplet deletion can be achieved.

Durch die kombinatorische räumliche Anordnung von verschiedenen Emitterfarbstoffen kann räumlich in der Emissionsschicht-Struktur 20, 30, 40 eine modulare Variabilität in der Farbabstimmung, um Licht eines vorgegebenen Spektrums, insbesondere um Weißlicht zu erzeugen, erreicht werden.Due to the combinatorial spatial arrangement of different emitter dyes can spatially in the emission layer structure 20 . 30 . 40 modular variability in color matching to achieve light of a given spectrum, in particular to produce white light.

5 zeigt die Externe Quanteneffizienz und die Leistungseffizienz der Emissionsschicht-Struktur 30 einer OLED als Funktion der Helligkeit. Bei beleuchtungsrelevanten Helligkeiten von 1000 cd/m² erreicht die Emissionsschicht-Struktur 40 eine Externe Quanteneffizienz (Kreisverbindungskurve) von 12.5% und eine Leistungseffizienz (Schwarzquadratverbindungskurve) von 29.6 lm/W, gemessen in Vorwärtsrichtung unter der Annahme einer Lambert'schen Abstrahlcharakteristik. Die Leistungseffizienzabnahme von 100 auf 1000 cd/m² beträgt hier 89%. Im Vergleich mit der oben genannten Druckschrift B. W. D'Andrade: Effizient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a Triele Doped Emissive Layer, Adv. Mat. 16, 2004, S. 624 ist sowohl der absolute Wert der Leistungseffizienz bei 1000 cd/m² höher, also um den Faktor 3, als auch der Effizienzrückgang bei hohen Helligkeiten deutlich verringert. 5 shows the external quantum efficiency and the power efficiency of the emission layer structure 30 an OLED as a function of brightness. At illumination-relevant brightnesses of 1000 cd / m ² , the emission layer structure reaches 40 an external quantum efficiency (circular connection curve) of 12.5% and a power efficiency (black square connection curve) of 29.6 lm / W, measured in the forward direction assuming a Lambertian radiation characteristic. The power efficiency decrease from 100 to 1000 cd / m ² here is 89%. In comparison with the above-mentioned document BW D'Andrade: Efficient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a Triel Doped Emissive Layer, Adv. Mat. 16, 2004, p. 624 Both the absolute value of the power efficiency at 1000 cd / m ² higher, ie by a factor of 3, and the efficiency decrease at high brightnesses are significantly reduced.

11

Mischschicht mit TCTA und Ir(MDQ)₂(acac)Mixed layer with TCTA and Ir (MDQ) ₂ (acac)

22

Mischschicht mit TCTA und Ir(ppy)₃ Mixed layer with TCTA and Ir (ppy) ₃

33

Mischschicht mit TCTA und FIr(pic)mixed layer with TCTA and FIr (pic)

44

Mischschicht mit TPBi und FIr(pic)mixed layer with TPBi and FIr (pic)

55

Mischschicht mit TPBi und Ir(ppy)₃ Mixed layer with TPBi and Ir (ppy) ₃

66

Mischschicht mit TPBi und Ir(MDQ)₂(acac)Mixed layer with TPBi and Ir (MDQ) ₂ (acac)

77

erstes Wirtsmaterial TCTAfirst Host material TCTA

88th

zweites Wirtsmaterial TPBisecond Host material TPBi

99

erste Einzelemissionsschichtfirst Single emission layer

1010

zweite Einzelemissionsschichtsecond Single emission layer

2020

erste gesamte Emissionsschicht-Strukturfirst entire emission layer structure

3030

zweite gesamte Emissionsschicht-Struktursecond entire emission layer structure

4040

dritte gesamte Emissionsschicht-Strukturthird entire emission layer structure

5050

erstes Basisspektrumfirst base spectrum

5151

zweites Basisspektrumsecond base spectrum

5252

drittes Basisspektrumthird base spectrum

5353

erstes zusammengesetztes Farbspektrumfirst composite color spectrum

5454

zweites zusammengesetztes Farbspektrumsecond composite color spectrum

5555

WeißlichtspektrumWhite light spectrum

6060

Anodeanode

6161

LöchertransportschichtHole transport layer

6262

ElektronenblockerschichtElectron blocking layer

6363

LöcherblockerschichtHoles blocker layer

6464

ElektronentransportschichtElectron transport layer

6565

Katodecathode

7070

Bauelementmodule

TT

Triplett-EnergieTriplet energy

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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• - Cheng et al.: Effect of multiple-quantum-well structure an efficiency of organic electrophosphorescent light-emitting diodes, Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L376 [0019] Cheng et al .: Effect of multiple-quantum-well structure on efficiency of organic electrophosphorescent light-emitting diodes, Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L376 [0019]
• - Y. Kawamura et al.: Intermolecular interaction and a concentration-quenching mechanism of phosphorescent Ir(III) complexes in a solid film Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 017404 [0020] Y. Kawamura et al .: Intermolecular interaction and a concentration-quenching mechanism of phosphorescent Ir (III) complexes in a solid film Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 017404 [0020]
• - B. W. D'Andrade: Effizient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a triple doped emissive layer Adv. Mat. 16 (2004) 624 [0021] BW D'Andrade: Efficient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a Triple Doped Emissive Layer Adv. Mat. 16 (2004) 624 [0021]
• - B. W. D'Andrade: Effizient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a Triele Doped Emissive Layer, Adv. Mat. 16, 2004, S. 624 [0054] - BW D'Andrade: Efficient Organic Electrophosphorescent White-Light-Emitting Device with a Triel Doped Emissive Layer, Adv. Mat. 16, 2004, p. 624 [0054]

Claims (7)

Bauelement zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung einer abgestimmten Farblichtemission (53, 54) oder Weißlichtemission (55) in einer vorgesehenen Emissionsschicht-Struktur (20, 30, 40) mindestens eine Emissionsschicht (9, 10) vorhanden ist, wobei eine Sub-Strukturierung in mindestens einer der Emissionsschichten (9, 10) vorliegt oder mindestens eine Emissionsschicht (9, 10) mit einer Sub-Strukturierung vorhanden ist, bei der die Kombination von verschiedenen Emittermaterialien, mit verschiedenem Basis-Emissionsspektren (50, 51, 52), in verschiedenen Zonen des Mischgebiets (1, 2, 3, 4, 5, 6) vorgesehen ist.Component for phosphorescent light emission from triplet states according to patent application 10 2007 033 209.4-33, characterized in that for the generation of a tuned color light emission ( 53 . 54 ) or white light emission ( 55 ) in an intended emission layer structure ( 20 . 30 . 40 ) at least one emission layer ( 9 . 10 ), wherein a sub-structuring in at least one of the emission layers ( 9 . 10 ) or at least one emission layer ( 9 . 10 ) is present with a sub-structuring in which the combination of different emitter materials, with different base emission spectra ( 50 . 51 . 52 ), in different zones of the mixed area ( 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ) is provided. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von einer abgestimmten Farblichtemission (53, 54) oder Weißlichtemission (55) mindestens eine Emissionsschicht mit Zonen, Schichten oder Bereiche versehen ist, in denen die Triplett-Energien T_Wirt des Wirtsmaterials kleiner als die oder gleich den Triplett-Energien T_Emitter des Emitterfarbstoffs mit T_Wirt < T_Emitter oder T_Wirt = T_Emitter sind.Component according to Claim 1, characterized in that in order to produce a coordinated color light emission ( 53 . 54 ) or white light emission ( 55 ) at least one emission layer is provided with zones, layers or regions in which the triplet energies T _{host of} the host material are less than or equal to the triplet energies T _{emitter of} the emitter dye with T _host <T _emitter or T _host = T _emitter . Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur abgestimmten Farblichtemission (53, 54) oder Weißlichtemission (55) mit mindestens einer Emissionsschicht zusätzlich fluoreszente Emissionsschichten vorgesehen sind, die entweder reine Schichten des Emitter farbstoffs und/oder ein Mischsystem aus Wirtsmaterial und Emitterfarbstoff sind.Component according to claim 1 or 2, characterized in that for the coordinated color light emission ( 53 . 54 ) or white light emission ( 55 ) are provided with at least one emission layer in addition fluorescent emission layers, which are either pure layers of the emitter dye and / or a mixed system of host material and emitter dye. Bauelement nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskopplungseffizienz des Bauelements (70) für den blauen Spektralbereich, der Bereich zwischen 400 nm und 500 nm in der Wellenlänge, eingestellt ist und die Einstellung durch die Anpassung der Schichtdicken der Transportschichten (61, 64) erfolgt.Component according to Claims 1 to 3, characterized in that the light extraction efficiency of the component ( 70 ) is set for the blue spectral range, the range between 400 nm and 500 nm in wavelength, and the adjustment by adjusting the layer thicknesses of the transport layers ( 61 . 64 ) he follows. Verfahren zur Herstellung von Bauelementen (70) zur phosphoreszenten Lichtemission aus Triplett-Zuständen gemäß Patentanmeldung 10 2007 033 209.4-33 nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz von verschiedenen Emitterfarbstoffen mit unterschiedlichen Emissionsfarben in vorgesehenen Emissionsschicht-Strukturen (20, 30, 40) eine abgestimmte Farbemission (53, 54) oder eine Weißlichtemission (55) realisiert wird.Method for producing components ( 70 ) to the phosphorescent light emission from triplet states according to patent application 10 2007 033 209.4-33 according to claims 1 to 4, characterized in that by using different emitter dyes with different emission colors in intended emission layer structures ( 20 . 30 . 40 ) a coordinated color emission ( 53 . 54 ) or a white light emission ( 55 ) is realized. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine Weißlichtemission (55) durch die Emission verschiedener Zonen mit unterschiedlichem Emissionsspektrum (50, 51, 52) als auch die Reduktion der diffusionsbasierten Triplett-Triplett-Löschung erreicht werden.Method according to claim 5, characterized in that both a white light emission ( 55 ) by emitting different zones with different emission spectra ( 50 . 51 . 52 ) as well as the reduction of the diffusion-based triplet triplet deletion can be achieved. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch kombinatorische räumliche Anordnung von verschiedenen Emitterfarbstoffen räumlich in der Emissions schicht-Struktur (20, 30, 40) eine modulare Variabilität in der Farbabstimmung, um Licht eines vorgegebenen Spektrums, insbesondere um Weißlicht zu erzeugen, erreicht wird.A method according to claim 5 or 6, characterized in that by combinatorial spatial arrangement of different emitter dyes spatially in the emission layer structure ( 20 . 30 . 40 ) achieves modular variability in color matching to produce light of a given spectrum, in particular to produce white light.