DE102014107658A1 - Organisches optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
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Abstract
Es wird ein organisches optoelektronisches Bauelement (10), beschrieben, das eine erste Elektrodenschicht (2), welche ein dotiertes Matrixmaterial und metallische Nanodrähte aufweist, eine organische aktive Schicht (3), welche zur Emission oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist und eine zweite Elektrodenschicht (6) umfasst. Die organische aktive Schicht (3) grenzt unmittelbar an die erste Elektrodenschicht (2) an. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung des organischen optoelektronischen Bauelements (10) beschrieben.
Description
- Die Erfindung betrifft ein organisches optoelektronisches Bauelement, insbesondere eine organische Leuchtdiode (OLED), und ein Verfahren zur Herstellung des organischen optoelektronischen Bauelements.
- In organischen Leuchtdioden wird häufig Indium-Zinn-Oxid (ITO) als Elektrodenmaterial verwendet, da es transparent und gut leitend ist. Indium-Zinn-Oxid-Schichten werden in der Regel durch Sputtern aufgebracht.
- Es sind weiterhin nasschemisch abscheidbare Elektrodenmaterialien für organische Leuchtdioden bekannt, insbesondere leitende Polymere wie z. B. PEDOT (Poly(3,4-Ethylendioxythiophen) oder PEDOT:PSS (Poly(3,4-Ethylendioxythiophen)/Poly(styrolsulfonat).
- Weiterhin ist die Verwendung von Silbernanodrähten als Elektrodenmaterial bekannt. Aufgrund der Transparenz und Leitfähigkeit sind nasschemisch prozessierbare Silbernanodrähte zur Herstellung von Elektroden in organischen Leuchtdioden geeignet. Die Leitfähigkeit lässt sich über die Konzentration der Silbernanodrähte in einer Lösung einstellen, jedoch nimmt mit zunehmender Konzentration der Silbernanodrähte die Transparenz ab.
- Auf die Anodenelektrode einer organischen Leuchtdiode werden üblicherweise weitere Schichten, insbesondere eine Löcherinjektionsschicht (HIL, Hole Injection Layer) und eine Löchertransportschicht (HTL, Hole Transport Layer) in weiteren Verfahrensschritten abgeschieden. Insbesondere beim nasschemischen Abscheiden der weiteren Schichten besteht die Gefahr des Anlösens der darunterliegenden Schichten, wodurch keine definierten Grenzflächen erzielt werden. Insbesondere bei Schichten mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern ist dies sehr kritisch, weil sowohl der gleichmäßige Ladungstransfer beeinträchtigt werden kann, als auch Inhomogenitäten im Leuchtbild erkennbar sein können. Insbesondere kann die Effektivität der Ladungsträgerinjektion aus einer als Elektrode fungierenden Schicht mit Silbernanodrähten in angrenzende Schichten, insbesondere Löcherinjektionsschichten oder Löchertransportschichten, durch Inhomogenitäten herabgesetzt werden.
- Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes organisches optoelektronisches Bauelement anzugeben, das sich durch eine verbesserte Elektrodenschicht auszeichnet, die nasschemisch herstellbar ist und sich durch eine besonders effektive und gleichmäße Ladungsträgerinjektion in die aktive Schicht auszeichnet. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen organischen Bauelements angegeben werden.
- Diese Aufgaben werden durch ein organisches optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Das organische optoelektronische Bauelement umfasst gemäß zumindest einer Ausführungsform eine erste Elektrodenschicht, welche ein dotiertes Matrixmaterial und metallische Nanodrähte aufweist. Weiterhin umfasst das organische optoelektronische Bauelement eine organische aktive Schicht, welche zur Emission oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. Das organische optoelektronische Bauelement kann insbesondere ein Licht emittierendes organisches Bauelement wie zum Beispiel eine organische Leuchtdiode sein, wobei die organische aktive Schicht die Licht emittierende Schicht ist. Alternativ ist es möglich, dass das organische optoelektronische Bauelement ein strahlungsdetektierendes organisches Bauelement wie zum Beispiele eine organische Solarzelle ist, wobei die organische aktive Schicht die Licht detektierende Schicht ist.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das organische optoelektronische Bauelement weiterhin eine zweite Elektrodenschicht, wobei die organische aktive Schicht zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht angeordnet ist.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt die organische aktive Schicht unmittelbar an die erste Elektrodenschicht an. Mit anderen Worten sind zwischen der ersten Elektrodenschicht und der organischen aktiven Schicht vorteilhaft keine Zwischenschichten angeordnet. Insbesondere ist zwischen der ersten Elektrodenschicht und der organischen aktiven Schicht keine Ladungsträgerinjektions- und/oder Ladungsträgertransportschicht angeordnet. Vielmehr fungiert die erste Elektrodenschicht selbst als Ladungsträgerinjektions- und/oder Ladungsträgertransportschicht. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die erste Elektrodenschicht durch ein dotiertes Matrixmaterial, das außerdem metallische Nanodrähte enthält, gebildet ist. Die metallischen Nanodrähte fungieren als Elektrodenmaterial. Insbesondere bilden die metallischen Nanodrähte ein elektrisch leitfähiges Netzwerk in der ersten Elektrodenschicht aus. Eine solche Elektrode bezeichnet man als Perkolationselektrode.
- Gleichzeitig fungiert das dotierte Matrixmaterial, in dem die metallischen Nanodrähte enthalten sind, als Ladungsträgertransportmaterial und/oder Ladungsträgerinjektionsmaterial.
- Die erste Elektrodenschicht kann insbesondere die Anoden-Elektrodenschicht des organischen optoelektronischen Bauelements sein. In diesem Fall sind zwischen der ersten Elektrodenschicht und der organischen aktiven Schicht vorteilhaft keine Löcherinjektionsschicht und keine Löchertransportschicht angeordnet. Insbesondere kann das Matrixmaterial ein Löcherinjektionsmaterial und/oder ein Löchertransportmaterial umfassen. Im Gegensatz zu organischen Leuchtdioden, bei denen ein Löcherinjektionsmaterial und ein Löchertransportmaterial als separate Schichten zwischen der Anoden-Elektrodenschicht und der organischen aktiven Schicht angeordnet werden, wird bei dem hierin beschriebenen organischen optoelektronischen Bauelement vorteilhaft ein Löcherinjektionsmaterial und/oder ein Löchertransportmaterial als Matrixmaterial für die metallischen Nanodrähte verwendet, welche als Elektrodenmaterial fungieren. Die erste Elektrodenschicht ist somit vorteilhaft eine Multifunktionsschicht, welche die Funktionen einer Elektrodenschicht sowie einer Löcherinjektionsschicht und/oder Löchertransportschicht gleichzeitig erfüllt.
- Insbesondere werden die metallischen Nanodrähte und das dotierte Matrixmaterial, das insbesondere ein Löchertransportmaterial oder ein Löcherinjektionsmaterial sein kann, bei der Herstellung der ersten Elektrodenschicht aus einer Lösung in einem einzigen Verfahrensschritt aufgebracht. Die erste Elektrodenschicht kann insbesondere aus einer Lösung auf ein Trägermaterial, beispielsweise ein Substrat des organischen optoelektronischen Bauelements, aufgebracht werden. Das Aufbringen erfolgt zum Beispiel durch Spin-Coating, Slot-Coating oder Rakeln.
- Das Matrixmaterial kann insbesondere ein Löcherinjektionsmaterial aufweisen, das mindestens eines der folgenden Materialien umfasst oder daraus besteht: PEDOT (Poly(3,4-Ethylendioxythiophen), PAni (Polyanilin), NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); Spiro-TAD (2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor; N,N' bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin; 2,7 Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7' tetra(N, N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; N, N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin.
- Weiterhin kann das Matrixmaterial ein Löchertransportmaterial aufweisen, das mindestens eines der folgenden Materialien enthält oder daraus besteht: NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); Spiro-TAD (2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor; N,N' bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin; 2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7'-tetra(N, N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; N,N,N',N' tetra-naphthalen-2-yl-benzidin.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Matrixmaterial mit einer Kupfer- oder Bismut-Verbindung dotiert.
- Insbesondere sind Cu(I)pFBz, Bi(III)pFBz oder F16CuPc geeignete Dotierstoffe.
- Weitere geeignete Dotierstoffe sind PSS (Poylstyrolsulfonat), HAT-CN, MoOx, WOx, VOx, ReOx, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9.
- Die erste Elektrodenschicht kann insbesondere die Anoden-Elektrodenschicht des optoelektronischen Bauelements sein. Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die erste Elektrodenschicht eine Kathoden-Elektrodenschicht. In diesem Fall umfasst das Matrixmaterial vorteilhaft ein Elektroneninjektionsmaterial und/oder ein Elektronentransportmaterial. Bei dieser Ausgestaltung sind die metallischen Nanodrähte vorteilhaft in ein Elektroneninjektionsmaterial und/oder Elektronentransportmaterial als Matrixmaterial eingebettet, sodass bei dem organischen optoelektronischen Bauelement vorteilhaft auf eine separate Elektronentransportschicht und/oder Elektroneninjektionsschicht verzichtet werden kann.
- Das Matrixmaterial kann insbesondere ein Elektroneninjektionsmaterial aufweisen, das mindestens eines der folgenden Materialien umfasst oder daraus besteht: NDN-26, MgAg, Cs2CO3, Cs3PO4, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF; 2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazol); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazol; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazol; Bis(2-methyl-8-quinolinolat)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracen; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluoren; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)boran; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin; Phenyl-dipyrenylphosphinoxid; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Stoffe basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
- Weiterhin kann das Matrixmaterial ein Elektronentransportmaterial aufweisen, das mindestens eines der folgenden Materialien umfasst oder daraus besteht: NET-18; 2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazol); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazol; Bis(2-methyl-8-quinolinolat)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracen; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluoren; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)boran; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin; Phenyl-dipyrenylphosphinoxid; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Stoffe basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
- Das vorgeschlagene Prinzip, metallische Nanodrähte in ein Ladungsträgerinjektionsmaterial und/oder Ladungsträgertransportmaterial einzubetten, ist mit anderen Worten für die Anoden-Elektrodenschicht und/oder die Kathoden-Elektrodenschicht des organischen optoelektronischen Bauelements anwendbar.
- Es ist insbesondere auch möglich, dass sowohl die erste Elektrodenschicht als auch die zweite Elektrodenschicht jeweils ein dotiertes Matrixmaterial aufweisen, in das metallische Nanodrähte eingebettet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist z. B. die erste Elektrodenschicht die Anoden-Elektrodenschicht und weist ein Löcherinjektionsmaterial und/oder Löchertransportmaterial mit metallischen Nanodrähten auf. Die zweite Elektrodenschicht ist bei dieser Ausgestaltung die Kathoden-Elektrodenschicht und kann vorteilhaft ein Elektroneninjektionsmaterial und/oder Elektronentransportmaterial aufweisen, in das metallische Nanodrähte eingebettet sind.
- Die metallischen Nanodrähte sind bei dem organischen optoelektronischen Bauelement bevorzugt Silbernanodrähte, die sich durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit auszeichnen. Alternativ können die metallische Nanodrähte zum Beispiel Aluminiumnanodrähte oder Kupfernanodrähte sein.
- Bei dem Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen Bauelements wird eine erste Elektrodenschicht, welche ein dotiertes Matrixmaterial und metallische Nanodrähte aufweist, nasschemisch aufgebracht. Die erste Elektrodenschicht kann insbesondere auf ein Substrat des organischen optoelektronischen Bauelements aufgebracht werden. Das nasschemische Aufbringen erfolgt aus einer Lösung, beispielsweise durch Spin-Coating, Slot-Coating oder Rakeln. Zum nasschemischen Aufbringen der ersten Elektrodenschicht wird vorzugsweise ein Lösemittel verwendet, wobei das Lösemittel vorzugsweise ein polares Lösungsmittel ist. Geeignete Lösungsmittel sind insbesondere ein Aryl-Alkyl-Ether wie zum Beispiel Phenetol oder Anisol, ein Diether wie zum Bespiel Dioxan oder ein Alkylbenzol wie zum Beispiel Toluol oder Xylol.
- Dadurch, dass bei dem Verfahren das dotierte Matrixmaterial, das insbesondere als Löcherinjektionsmaterial und/oder Löchertransportmaterial fungiert, und die metallischen Nanodrähte in einen einzigen Verfahrensschritt aufgebracht werden, werden ansonsten erforderliche drei Verfahrensschritte zum Aufbringen einer Anoden-Elektrodenschicht, einer Löcherinjektionsschicht und einer Löchertransportschicht zu einem einzigen Verfahrensschritt kombiniert und auf diese Weise das Herstellungsverfahren erheblich vereinfacht. Insbesondere können auf diese Weise drei separate Beschichtungs- und Trocknungsschritte durch einen einzigen Beschichtungs- und Trocknungsschritt ersetzt werden. Dadurch kann die Prozesszeit auf etwa ein Drittel reduziert werden, wobei sich außerdem die Materialkosten, insbesondere für Lösemittel, reduzieren.
- Das Aufbringen des Elektrodenmaterials und des dotierten Matrixmaterials in einem einzigen Verfahrensschritt hat weiterhin den Vorteil, dass die Gefahr des Anlösens einer darunterliegenden Schicht, die beim separaten Aufbringen einer Löcherinjektionsschicht und/oder einer Löchertransportschicht bestehen würde, nicht auftritt.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung des organischen optoelektronischen Bauelements und umgekehrt.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den
1 bis3 näher erläutert. - Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein organisches optoelektronisches Bauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein organisches optoelektronisches Bauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und -
3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein organisches optoelektronisches Bauelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. - Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
- In
1 ist schematisch die Schichtenfolge eines optoelektronischen Bauelements10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem es sich um eine organische Leuchtdiode (OLED) handelt. Die organische Leuchtdiode10 weist einen funktionellen Schichtenstapel auf, der auf einem Substrat1 angeordnet ist. Das Substrat1 kann insbesondere ein flexibles Substrat wie zum Beispiel eine Folie sein. - Das Substrat
1 ist vorzugsweise ein transparentes Substrat, insbesondere eine transparente Glasschicht oder Polymerschicht. Bei dieser Ausgestaltung kann die organische Leuchtdiode10 durch das transparente Substrat hindurch Licht emittieren (Bottom-Emitter) oder als beidseitig emittierende Leuchtdiode ausgeführt sein. - Es ist alternativ auch möglich, dass das Substrat
1 ein nichttransparentes, vorzugsweise reflektierendes Substrat1 ist. Bei dieser Ausgestaltung emittiert die organische Leuchtdiode10 in einer vom Substrat1 weg zeigenden Richtung nach oben (Top-Emitter). In diesem Fall kann das Substrat1 insbesondere eine reflektierende Metallfolie sein. - Die organische Leuchtdiode
10 weist eine erste Elektrodenschicht2 und eine zweite Elektrodenschicht6 auf, wobei zwischen den Elektrodenschichten2 ,6 eine organische aktive Schicht3 angeordnet ist, bei der es sich um eine Licht emittierende Schicht handelt. Bei dem Ausführungsbeispiel bildet die erste Elektrodenschicht2 die Anode und die zweite Elektrodenschicht6 die Kathode der organischen Leuchtdiode10 aus. - Die erste Elektrodenschicht
2 weist vorteilhaft ein organisches Matrixmaterial auf, das mindestens einen Dotierstoff und metallische Nanodrähte aufweist. Die metallischen Nanodrähte, die in das Matrixmaterial der ersten Elektrodenschicht2 eingebettet sind, sind bevorzugt Silbernanodrähte. Alternativ sind auch andere Metalle wie zum Beispiel Aluminium oder Kupfer geeignet. - Bei dem dotierten Matrixmaterial der Elektrodenschicht
2 handelt es sich vorteilhaft um ein Löcherinjektionsmaterial und/oder ein Löchertransportmaterial. Bei dem Dotierstoff des Matrixmaterials handelt es sich vorzugsweise um einen Kupfer- oder Bismut-Komplex. - Die Licht emittierende organische aktive Schicht
3 der organischen Leuchtdiode10 grenzt vorteilhaft unmittelbar an die erste Elektrodenschicht2 an. Insbesondere sind im Vergleich zum herkömmlichen Aufbau von organischen Leuchtdioden zwischen der ersten Elektrodenschicht2 und der organischen aktiven Schicht3 weder eine Löcherinjektionsschicht noch eine Löchertransportschicht angeordnet. Solche separaten Löcherinjektions- oder Löchertransportschichten sind bei der organischen Leuchtdiode10 vorteilhaft nicht notwendig, da ein Löcherinjektionsmaterial und/oder ein Löchertransportmaterial als Matrixmaterial für die erste Elektrodenschicht2 verwendet wird. Die erste Elektrodenschicht2 fungiert also vorteilhaft sowohl als Anoden-Elektrode als auch als Löcherinjektionsschicht und/oder Löchertransportschicht. - Bei der Herstellung der organischen Leuchtdiode
10 kann die erste Elektrodenschicht2 , welche vorteilhaft die Funktionen von bis zu drei Einzelschichten aufweist, in einem einzigen Verfahrensschritt aus einer Lösung auf das Substrat1 aufgebracht werden. Die organische Leuchtdiode10 zeichnet sich daher durch einen besonders geringen Herstellungsaufwand aus. - Bei der Herstellung der organischen Leuchtdiode
10 werden die metallischen Nanodrähte sowie das dotierte Matrixmaterial, das insbesondere das Löcherinjektionsmaterial und/oder das Löchertransportmaterial umfasst, in einem Lösemittel gelöst, wobei das Lösemittel vorzugsweise ein polares Lösungsmittel ist. Geeignete Lösungsmittel sind insbesondere ein Aryl-Alkyl-Ether wie zum Beispiel Phenetol oder Anisol, ein Diether wie zum Bespiel Dioxan oder ein Alkylbenzol wie zum Beispiel Toluol oder Xylol. - Das Aufbringen der ersten Elektrodenschicht
2 aus der Lösung kann insbesondere durch Spin-Coating, Slot-Coating oder Rakeln erfolgen. Nachfolgend wird die erste Elektrodenschicht2 vorzugsweise durch einen Ausheizprozess getrocknet. - Da im Vergleich zu herkömmlichen organischen Leuchtdioden das Aufbringen einer separaten Löcherinjektionsschicht und Löchertransportschicht entfällt, wird die Gefahr einer Schädigung der ersten Elektrodenschicht durch Anlösen beim Aufbringen der nachfolgenden Schicht vermindert. Da anstelle von zwei oder sogar drei Schichten nur eine einzige Schicht aufgebracht wird, entfällt mindestens eine Grenzfläche in dem organischen Schichtenstapel, wodurch mögliche Inhomogenitäten an der Grenzfläche und dadurch bedingte Effizienzverluste vermindert werden.
- Nach dem Aufbringen der ersten Elektrodenschicht
2 und einem gegebenenfalls durchgeführten Trocknungsprozess wird die Licht emittierende organische aktive Schicht3 vorteilhaft unmittelbar auf die erste Elektrodenschicht2 aufgebracht. Das Aufbringen der Licht emittierenden organischen Schicht3 und der weiteren nachfolgenden Schichten kann durch Aufdampfen oder einen weiteren nasschemischen Prozess erfolgen. Dadurch, dass die Licht emittierende organische aktive Schicht3 unmittelbar an die erste Elektrodenschicht2 angrenzt, ist die Löcherinjektion aus der als Anode fungierenden ersten Elektrodenschicht2 in die aktive Schicht2 besonders effizient. - Bei dem Ausführungsbeispiel der
1 folgen auf die Licht emittierende organische aktive Schicht3 eine Elektronentransportschicht4 , eine Elektroneninjektionsschicht5 und die zweite Elektrodenschicht6 , bei der es sich um die Kathode der organischen Leuchtdiode10 handelt. Die zweite Elektrodenschicht6 kann insbesondere eine dünne Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium, sein. Der organische Schichtenstapel und die zweite Elektrodenschicht können zum Schutz mit einer Verkapselungsschicht versehen werden, insbesondere mit einer so genannten Dünnfilm-Verkapselung. Weiterhin kann an einer an dem Substrat gegenüberliegenden Seite der organischen Leuchtdiode10 eine Deckplatte oder Deckschicht, beispielsweise eine Glasplatte, aufgebracht sein. Geeignete Verkapselungen und/oder Deckschichten für organische Leuchtdioden sind an sich bekannt und daher in1 zur Vereinfachung nicht dargestellt. - Bei dem in
1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es alternativ möglich, dass die erste Elektrodenschicht2 die Kathode der organischen Leuchtdiode10 ausbildet. Bei dieser Ausgestaltung weist die erste Elektrodenschicht2 ein dotiertes Matrixmaterial auf, bei dem es sich um ein Elektroneninjektionsmaterial und/oder ein Elektronentransportmaterial handelt. Bei dieser Ausgestaltung ist die zweite Elektrodenschicht6 die Anoden-Elektrode der organischen Leuchtdiode10 . Entsprechend der invertierten Polarität gegenüber der zuvor beschriebenen Ausgestaltung sind in diesem Fall beispielsweise eine Löchertransportschicht4 und eine Löcherinjektionsschicht5 zwischen der Licht emittierenden organischen Schicht3 und der zweiten Elektrodenschicht6 angeordnet. - In
2 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines organischen optoelektronischen Bauelements10 dargestellt, bei dem es sich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel um eine organische Leuchtdiode handelt. - Das Substrat
1 , die erste Elektrodenschicht2 und die Licht emittierende organische aktive Schicht3 des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen hinsichtlich ihrer vorteilhaften Ausgestaltungen und Vorteilen dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere weist die erste Elektrodenschicht2 ein dotiertes Matrixmaterial auf, das ein Löcherinjektionsmaterial und/oder ein Löchertransportmaterial sowie darin eingebettete metallische Nanodrähte, insbesondere Silbernanodrähte, aufweist. Die Licht emittierende organische aktive Schicht3 grenzt vorteilhaft unmittelbar an die erste Elektrodenschicht2 an. - Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel grenzt weiterhin auch die zweite Elektrodenschicht
6 unmittelbar an die organische aktive Schicht3 an. Insbesondere sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Licht emittierenden organischen aktiven Schicht3 und der zweiten Elektrodenschicht6 im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel keine Elektronentransportschicht und keine Elektroneninjektionsschicht angeordnet. Vielmehr weist die zweite Elektrodenschicht6 ein dotiertes Matrixmaterial auf, das ein Elektroneninjektionsmaterial und/oder ein Elektronentransportmaterial umfasst, wobei in das dotierte Matrixmaterial metallische Nanodrähte wie beispielsweise Silbernanodrähte eingebettet sind. Die zweite Elektrodenschicht6 ist in diesem Fall die Kathode der organischen Leuchtdiode10 . - Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist nicht nur die erste Elektrodenschicht
2 als Multifunktionsschicht, sondern auch die zweite Elektrodenschicht6 als Multifunktionsschicht ausgebildet, wobei die zweite Elektrodenschicht6 die Funktionen der Kathoden-Elektrode, einer Elektroneninjektionsschicht und/oder einer Elektronentransportschicht miteinander vereint. In diesem Fall kann vorteilhaft auch die zweite Elektrodenschicht mit den Zusatzfunktionen einer Elektroneninjektionsschicht und/oder einer Elektronentransportschicht in einem einzigen Verfahrensschritt aus einer Lösung aufgebracht werden. Die auf diese Weise hergestellte organische Leuchtdiode10 zeichnet sich daher durch einen besonders geringen Herstellungsaufwand auf. - Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Schichten in umgekehrter Reihenfolge auf dem Substrat
1 angeordnet sind, so dass die zweite Elektrodenschicht6 auf dem Substrat und die erste Elektrodenschicht2 an einer vom Substrat abgewandten Seite der organischen Leuchtdiode10 angeordnet ist. - In
3 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines organischen optoelektronischen Bauelements10 dargestellt, bei dem es sich um eine organische Leuchtdiode handelt. - Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schichten im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel in umgekehrter Reihenfolge auf das Substrat
1 aufgebracht. Als erste Schicht ist auf das Substrat1 die zweite Elektrodenschicht6 aufgebracht, welche die Kathode der organischen Leuchtdiode10 ausbildet. Auf die zweite Elektrodenschicht6 folgen eine Elektroneninjektionsschicht5 , ein Elektronentransportschicht4 und die Licht emittierende organische aktive Schicht3 . An die Licht emittierende organische Schicht3 grenzt unmittelbar die erste Elektrodenschicht2 an, die eine dotiertes Matrixmaterial und metallische Nanodrähte aufweist. - Die erste Elektrodenschicht
2 entspricht hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Vorteilen dem ersten Ausführungsbeispiel. Die erste Elektrodenschicht2 kann insbesondere transparent sein. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann die organische Leuchtdiode10 zum Beispiel als Top-Emitter ausgeführt sein, welche vom Substrat1 aus gesehen nach oben emittiert. In diesem Fall ist beispielsweise die zweite Elektrodenschicht5 eine reflektierende Metallschicht. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat1 reflektierend sein, zum Beispiel kann das Substrat1 eine reflektierende Metallfolie sein. - Die organische Leuchtdiode
10 kann alternativ auch als beidseitig emittierende Leuchtdiode ausgeführt sein. In diesem Fall sind die erste Elektrodenschicht2 , die zweite Elektrodenschicht6 und das Substrat1 vorteilhaft jeweils transparent. - 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 (11)
- Organisches optoelektronisches Bauelement (
10 ), umfassend – eine erste Elektrodenschicht (2 ), welche ein dotiertes Matrixmaterial und metallische Nanodrähte aufweist, – eine organische aktive Schicht (3 ), welche zur Emission oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, wobei die organische aktive Schicht (3 ) unmittelbar an die erste Elektrodenschicht (2 ) angrenzt, und – eine zweite Elektrodenschicht (6 ). - Organisches optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Matrixmaterial ein Löcherinjektionsmaterial und/oder ein Löchertransportmaterial umfasst.
- Organisches optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial mit einer Kupfer- oder Bismutverbindung dotiert ist.
- Organisches optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Matrixmaterial ein Elektroneninjektionsmaterial und/oder ein Elektronentransportmaterial umfasst.
- Organisches optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das organische optoelektronische Bauelement (
10 ) eine organische Leuchtdiode ist. - Organisches optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die metallischen Nanodrähte Silbernanodrähte, Aluminiumnanodrähte oder Kupfernanodrähte sind.
- Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen Bauelements (
10 ), umfassend die Schritte – nasschemisches Aufbringen einer ersten Elektrodenschicht (2 ), wobei die erste Elektrodenschicht (2 ) ein dotiertes Matrixmaterial und metallische Nanodrähte aufweist, – Aufbringen einer organischen aktiven Schicht (3 ) unmittelbar auf die erste Elektrodenschicht (2 ), und – Aufbringen einer zweiten Elektrodenschicht (6 ). - Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen Bauelements nach Anspruch 7, wobei das Matrixmaterial ein Löcherinjektionsmaterial und/oder ein Löchertransportmaterial umfasst.
- Verfahren zur Herstellung eines organischen optoelektronischen Bauelements nach Anspruch 7, wobei das Matrixmaterial ein Elektroneninjektionsmaterial und/oder ein Elektronentransportmaterial umfasst.
- Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauelements nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zum nasschemischen Aufbringen der ersten Elektrodenschicht (
2 ) ein Lösemittel verwendet wird, das einen Aryl-Alkyl-Ether, einen Diether oder ein Alkylbenzol enthält. - Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen organischen Bauelements nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die metallischen Nanodrähte Silbernanodrähte, Aluminiumnanodrähte oder Kupfernanodrähte sind.
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