DE10349034A1

DE10349034A1 - Elektrolumineszenzbauelemente und Kathoden

Info

Publication number: DE10349034A1
Application number: DE10349034A
Authority: DE
Inventors: Brian H. Pleasanton Cumpston; Reza Milpitas Stegamat
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2004-08-05
Also published as: US7015639B2; JP2004146379A; US20040075382A1

Abstract

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Elektrode, die im wesentlichen transparent und leitfähig ist und die in ein organisches elektronisches Bauelement integriert ist. Diese Elektrode enthält eine erste Schicht und eine zweite Schicht auf der ersten Schicht. Die Elektrode enthält wahlweise eine dritte Schicht, die sich auf der zweiten Schicht befindet. Die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht werden einem Medium ausgesetzt, und Reaktionen zwischen verschiedenen Kombinationen der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der dritten Schicht und dem Medium erzeugen die im wesentlichen transparente und leitfähige Elektrode.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein organisches elektronisches Bauelement, insbesondere eine Elektrode, die im wesentlichen transparent und leitend ist und in das organische elektronische Bauelement integriert ist.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Zu organischen elektronischen Bauelementen zählen diejenigen, die elektrische Energie in optische Energie oder umgekehrt umwandeln, sowie diejenigen, die optische Signale durch elektronische Prozesse erfassen. Zu derartigen organischen elektronischen Bauelementen zählen OLEDs, Solarzellen, Fototransistoren, Fotodetektoren, Laser und Optokoppler. Derartige Bauelemente enthalten in der Regel ein Paar Elektroden (z.B. eine Anode und eine Kathode) mit mindestens einer ladungstragenden Schicht zwischen den Elektroden. Je nach der Funktion des Bauelements können die eine oder die mehreren ladungstragenden Schichten aus einem oder mehreren Materialien bestehen, die elektrolumineszieren, wenn an das Bauelement eine Spannung angelegt wird, oder die Schicht oder die Schichten können einen Heteroübergang bilden, der in der Lage ist, bei Einwirkung optischer Strahlung einen fotovoltaischen Effekt zu erzeugen.
In dem besonderen Fall der OLEDs besteht die OLED in der Regel aus zwei oder mehreren dünnen organischen Schichten (z.B. einer leitenden Polymerschicht und einer emittierenden Polymerschicht, wobei die emittierende Polymerschicht Licht emittiert), die ihre Anode und Kathode trennen. Bei einem angelegten Potential injiziert die Anode Löcher in die leitende Polymerschicht, während die Kathode Elektronen in die emittierende Polymerschicht injiziert. Die injizierten Löcher und Elektronen wandern jeweils zur entgegengesetzt geladenen Elektrode und erzeugen bei Rekombination in der emittierenden Polymerschicht eine elektrolumineszierende Emission.
Das Material, das als die Kathodenschicht der OLED verwendet wird, ist in der Regel mehrschichtig und besteht allgemein aus einer dünnen elektroneninjizierenden Schicht mit einer geringen Austrittsarbeit und auch einer dicken leitenden Schicht wie etwa Aluminium oder Silber. Die elektroneninjizierende Schicht liefert einen elektrisch leitenden Weg für den Stromfluß sowie einen Weg zum effizienten Injizieren von Elektronen in die benachbarte emittierende Polymerschicht. Die leitende Schicht muß so dick sein, daß sie ausreichend leitfähig ist, wobei jedoch die Dicke, die eine angemessene Leitfähigkeit bereitstellt, dazu führt, daß die Kathodenschicht stark reflektierend ist. Als Kathode kann transparentes Elektrodenmaterial wie etwa Indium-Zinnoxid („ITO") nicht verwendet werden, da es in der Regel auf eine Weise abgeschieden wird, die eine Beschädigung der organischen Schicht in der OLED bewirkt, und auch deshalb, weil es keine geringe Austrittsarbeit aufweist.

Aus den obigen Gründen existiert ein Bedarf an einer Kathode, die leitend und im wesentlichen transparent ist, eine niedrige Austrittsarbeit aufweist und auf eine Weise abgeschieden werden kann, die die organischen Schichten des organischen elektronischen Bauelements nicht beschädigt.

Bei einem OLED-Display ist es schwierig, bei dem von dem Display erzeugten Bild einen vernünftigen Kontrast zu erzielen, wenn von einer externen hellen Lichtquelle wie etwa der Sonne emittiertes Umgebungslicht von der Kathode reflektiert wird. In diesem Fall dominiert das reflektierte Licht von der Kathode die Menge des von dem OLED-Display produzierten Lichts, wodurch der wahrgenommene Kontrast des vom OLED-Display erzeugten Bilds reduziert wird.

Zur Verbesserung des Kontrasts des vom OLED-Display erzeugten Bilds können Zirkularpolarisatoren verwendet werden. Der Zirkularpolarisator wird mit Kleber auf der Sichtfläche der OLED befestigt (die Sichtfläche kann beispielsweise der Boden der OLED sein). Der Zirkularpolarisator absorbiert von der Kathode reflektiertes Umgebungslicht, bevor es den Betrachter erreicht. Ein Nachteil bei dem Einsatz von Zirkularpolarisatoren besteht darin, daß etwa 60% des von der OLED emittierten Lichts vom Zirkularpolarisator absorbiert wird und den Betrachter niemals erreicht. Durch diese Absorption ist es nötig, die OLED mit einer höheren Helligkeit anzusteuern, was ihre Lebensdauer erheblich reduziert und ihren Stromverbrauch erhöht. Der erhöhte Stromverbrauch ist nachteilig bei batteriebetriebenen Einrichtungen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das emittierte Licht, das den Betrachter erreicht, von den Komponenten des Zirkularpolarisators linear polarisiert ist. Somit ist das Display unter bestimmten Orientierungen unleserlich, wenn der Betrachter eine polarisierte Sonnenbrille trägt. Ein weiterer Nachteil ist die Verarbeitungsschwierigkeit beim Kleben des Zirkularpolarisators auf die Sichtfläche der OLED. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Zirkularpolarisator, in der Regel ein Polymerfilm, der auf der Sichtfläche angebracht ist, in dem OLED-Gesamtmodul zusätzliche Ausfallstellen darstellt, besonders bei großer Wärme und Feuchtigkeit.

Ein weiterer Ansatz bei der Verbesserung des Kontrasts ist der Ansatz der „schwarzen Kathode". Dieser Ansatz verwendet Dünnfilminterferenzeffekte an der Kathode, um Umgebungslichtreflexionen zu eliminieren. Bei diesem Ansatz werden eine oder mehrere zusätzliche Schichten während der OLED-Herstellung hinter der Kathodenschicht abgeschieden. Diese eine oder mehreren zusätzlichen Schichten sind so zugeschnitten, daß sie eine auslöschende Interferenz des Lichts an der Kathode verursachen und somit Reflexionen unterdrücken. Indem die Dicke der einen oder mehreren zusätzlichen Schichten gesteuert wird, ist die Phasenverschiebung des von der einen der mehreren Schichten reflektierten Lichts derart, daß es das Umgebungslicht auslöscht, das reflektiert wird (d.h. das von einer der zusätzlichen Schichten reflektierte Licht und das reflektierte Umgebungslicht weisen fast gleiche Amplituden auf, sind aber 180 Grad außer Phase). Der Nachteil dieses Ansatzes besteht darin, daß bei seiner Implementierung die Verarbeitung schwierig ist, da die Dicken der einen oder mehreren zusätzlichen Schichten präzise sein müssen, damit man die auslöschende Interferenz erzielt, und die Verarbeitung der OLED ist mit der Abscheidung zusätzlicher Schichten verbunden.

Zusätzlich zu dem Bedarf für die oben erwähnte Kathode besteht außerdem ein Bedarf für eine Alternative zur Verbesserung des Kontrasts des von einer OLED erzeugten Bilds, die das von ihr erzeugte Licht nicht absorbiert und leicht zu implementieren ist.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es wird eine erste Ausführungsform einer im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode beschrieben. Diese Ausführungsform der Elektrode enthält eine erste Schicht und auf dieser eine zweite Schicht. Die erste Schicht und die zweite Schicht werden einem Medium ausgesetzt, und die zweite Schicht reagiert mit mindestens (1) der ersten Schicht oder (2) dem Medium unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode.

Es wird auch eine weitere Ausführungsform der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode beschrieben. Diese Ausführungsform enthält eine erste Schicht, eine zweite Schicht auf der ersten Schicht und eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht. Die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht werden einem Medium ausgesetzt, und um die im wesentlichen transparente und leitende Elektrode zu erzeugen, reagiert: (1) die zweite Schicht mit der dritten Schicht oder (2) die zweite Schicht mit dem Medium und die dritte Schicht mit dem Medium.

Es wird auch eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Erzeugung einer im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode beschrieben. Diese Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet: (1) Abscheiden einer ersten Schicht und (2) Abscheiden einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht. Hier werden die erste Schicht und die zweite Schicht einem Medium ausgesetzt, und die zweite Schicht reagiert mindestens mit (1) der ersten Schicht oder (2) dem Medium, um die im wesentlichen transparente und leitfähige Elektrode zu erzeugen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ausführungsform eines organischen elektronischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer OLED gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt die Änderung des spektralen Gesamtreflexionsgrads bei verschiedenen Lagerzeiten für eine Ausführungsform einer Kathodenschicht gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt die Stromdichte als Funktion der Spannung bei verschiedenen Lagerzeiten für die Ausführungsform der Kathodenschicht gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Zeitrafferfotografie von zwei gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildeten OLEDs nach Lagerung in einer Handschuhbox über verschiedene Zeiträume.
6 zeigt die Änderung des spektralen Gesamtreflexionsgrads bei verschiedenen Lagerzeiten nach Kapselung für die Ausführungsform der OLED gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Zeitrafferfotografie von zwei gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildeten OLEDs für verschiedene Zeiträume nach der Kapselung.
8 zeigt eine zweite Ausführungsform einer OLED gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine dritte Ausführungsform einer OLED gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine graphische Darstellung der Stromdichte als Funktion der Spannung für die Displays mit und ohne verkappende Aluminiumschicht.
11 zeigt die graphische Darstellung der Effizienz als Funktion der Luminanz für die Displays mit und ohne verkappende Aluminiumschicht.
12 zeigt die Halbwertzeit für die Displays mit und ohne verkappende Aluminiumschicht.
13 zeigt eine Ausführungsform einer oben emittierenden OLED 250 gemäß der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt eine Ausführungsform einer oben und unten emittierenden OLED 270 gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt eine Ausführungsform eines transparenten OLED-Displays 300 gemäß der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt eine Ausführungsform einer gestapelten OLED 330 gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Elektrode, die im wesentlichen transparent und leitfähig ist und die in ein organisches elektronisches Bauelement integriert ist. Diese Elektrode enthält eine erste Schicht und eine zweite Schicht auf der ersten Schicht. Die Elektrode enthält wahlweise eine dritte Schicht, die sich auf der zweiten Schicht befindet. Der Ausdruck „auf", wie er in der Patentschrift und den Ansprüchen verwendet wird, beinhaltet, wenn Schichten in physischem Kontakt stehen und wenn Schichten durch eine oder mehrere Zwischenschichten getrennt sind. Die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht werden einem Medium ausgesetzt, und Reaktionen zwischen verschiedenen Kombinationen der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der dritten Schicht und dem Medium erzeugen die im wesentlichen transparente und leitfähige Elektrode.
1 zeigt eine Ausführungsform eines organischen elektronischen Bauelements 405 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das organische elektronische Bauelement 405 enthält ein Substrat 408 und eine erste Elektrode 411 auf dem Substrat 408. Die erste Elektrode 411 kann für pixelierte Anwendungen strukturiert oder für hinterleuchtete Anwendungen unstrukturiert sein. Wenn es sich bei dem organischen elektronischen Bauelement 405 um einen Fototransistor handelt, dann kann die erste Elektrode beispielsweise die Source- und Drainkontakte dieses Transistors darstellen. Das organische elektronische Bauelement 405 enthält außerdem auf der ersten Elektrode 411 eine oder mehrere organische Schichten 414. Das organische elektronische Bauelement 405 enthält auf der einen oder den mehreren organischen Schichten 414 eine zweite Elektrode 417. Wenn das organische elektronische Bauelement 405 ein Fototransistor ist, dann kann die zweite Elektrode beispielsweise der Gatekontakt dieses Transistors sein. 1 zeigt die Mindestzahl der Schichten für das organische elektronische Bauelement 405. Zwischen der ersten Elektrode 411 und der einen oder den mehreren organischen Schichten 414 und/oder zwischen der einen oder den mehreren organischen Schichten 414 und der zweiten Elektrode 417 können auch weitere Schichten einschließlich Isolierschichten hinzugefügt werden.
2 zeigt eine Ausführungsform einer OLED 150 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die OLED 150 enthält ein Substrat 153, das beispielsweise aus Glas oder Kunststoff bestehen kann und starr oder flexibel sein kann. Die OLED 150 enthält außerdem eine erste Elektrode wie etwa eine Anodenschicht 156, die auf dem Substrat 153 abgeschieden ist. Die Anodenschicht 156 kann beispielsweise aus Indium-Zinnoxid („ITO") bestehen. Die OLED 150 enthält außerdem zwei organische Schichten: eine leitende Polymerschicht 159, die auf der Anodenschicht 156 abgeschieden ist, und eine emittierende Polymerschicht 162, die auf der leitenden Polymerschicht 159 abgeschieden ist. Die leitende Polymerschicht 159 unterstützt das Injizieren und Transportieren von Löchern. Die emittierende Polymerschicht 162 unterstützt das Injizieren und Transportieren von Elektronen. Bei dieser Konfiguration emittiert die emittierende Polymerschicht 162 Licht. Bei einer anderen Konfiguration emittiert die leitende Polymerschicht 159 Licht, oder es wird eine weitere getrennte Schicht abgeschieden, die Licht emittiert. Die OLED 150 enthält eine zweite Elektrode, die eine auf der emittierenden Polymerschicht 162 abgeschiedene Kathodenschicht 165 ist. Die Kathodenschicht 165 enthält eine erste Schicht (z.B. eine elektroneninjizierende Schicht 165a), eine zweite Schicht (z.B. eine leitfähige Schicht 165b) und ein Medium 168.
Die elektroneninjizierende Schicht 165a reduziert die Barriere gegenüber einer Elektroneninjizierung von der leitfähigen zweiten Schicht 165b zur halbleitenden organischen emittierenden Polymerschicht 162. Die Austrittsarbeit der elektroneninjizierenden Schicht 165a liegt näher an einem niedrigsten unbesetzten Molekülorbital der emittierenden Polymerschicht 162 als eine Austrittsarbeit der leitenden Schicht 165b. Indem die Austrittsarbeit der elektroneninjizierenden Schicht 165a dem niedrigsten unbesetzten Molekülorbital der emittierenden Polymerschicht 162 angenähert wird, wird die Barriere gegenüber Elektroneninjizierung reduziert, wodurch die Effizienz der OLED 150 zunimmt. Bei einer Konfiguration besteht die elektroneninjizierende Schicht 165a aus einem Metall mit einer niedrigen Austrittsarbeit, wie etwa beispielsweise Barium, Calcium, Magnesium, Lithium oder einer Mischung oder Legierung dieser. Bevorzugt besteht die elektroneninjizierende Schicht 165a aus einer Bariumschicht. Bei einer Konfiguration liegt der Dickenbereich der elektroneninjizierenden Schicht 165a zwischen etwa 0,1 nm und etwa 10 nm, bevorzugt zwischen etwa 0,5 nm und etwa 5 nm, besonders bevorzugt zwischen etwa 1 nm und etwa 4 nm und ganz besonders bevorzugt bei etwa 3 nm.
Bei dieser Ausführungsform liefert die leitfähige Schicht 165b die Elektronen, die in die emittierende Polymerschicht 162 injiziert werden, an die elektroneninjizierende Schicht 165a. Die leitende Schicht 165b besteht aus einer Metallschicht wie etwa Silber oder Aluminium, bevorzugt Silber. Die leitfähige Schicht 165b ist so dick, daß nach der Reaktion mit der elektroneninjizierenden Schicht 165a und/oder dem umgebenden Medium ein durchgehender leitfähiger Film entsteht, und nicht zu dick, daß die leitfähige Schicht 165b nicht genügend mit der elektroneninjizierenden Schicht 165a und/oder dem umgebenden Medium reagiert, um im wesentlichen transparent zu werden. Bei dieser Ausführungsform liegt der Dickenbereich der leitfähigen Schicht 165b zwischen etwa 10 nm und etwa 10'000 nm, bevorzugt zwischen etwa 5 nm und 200 nm, besonders bevorzugt zwischen etwa 20 nm und etwa 30 nm und ganz besonders bevorzugt bei etwa 25 nm.
Bei dieser Ausführungsform wird eine dritte Schicht (z.B. eine Deckschicht 165c) auf der leitfähigen Schicht 165b abgeschieden. Die Deckschicht 165c unterstützt es, die leitfähige Schicht 165b und/oder die elektroneninjizierenden Schicht 165a im wesentlichen transparent zu machen, und senkt den Wegwiderstand für die Stromleitung in der Kathode. Die Deckschicht 165c reagiert mit der leitfähigen Schicht 165b und/oder dem Medium und wird im wesentlichen transparent. Bei dieser Ausführungsform ist die Deckschicht 165c ein reaktives Metall wie etwa Barium. Die Deckschicht 165c ist so dick, daß sie die Reaktion zur Herstellung der im wesentlichen transparenten Kathode fördert, und nicht zu dick, daß die resultierende Kathode nicht transparent ist. Bei dieser Ausführungsform liegt der Dickenbereich der Deckschicht 165c zwischen etwa 5 nm und etwa 200 nm, bevorzugt zwischen etwa 10 nm und etwa 100 nm, besonders bevorzugt zwischen etwa 20 nm und etwa 30 nm und ganz besonders bevorzugt bei etwa 25 nm. Bei einer Konfiguration dieser Ausführungsform ist die Deckschicht 165c vom gleichen Schichttyp wie die elektroneninjizierende Schicht 165a, d.h., sie besteht ebenfalls aus Barium. Bei einer anderen Konfiguration ist die Deckschicht 165c von einem anderen Schichttyp als die elektroneninjizierende Schicht 165a. Bei einer anderen Ausführungsform liegt die Deckschicht 165c nicht vor.
Bei dieser Ausführungsform werden die mehreren Schichten der Kathode der OLED 150 in einer Vakuumkammer abgeschieden, die sich innerhalb einer gesteuerten Umgebung wie etwa einer Handschuhbox befindet. Nach der Abscheidung werden OLEDs in die Handschuhbox gelegt, wo sie sich in Kontakt mit dem Medium 168 befinden. Bei einer Konfiguration umfaßt das Medium eine Flüssigkeit oder ein Gas wie etwa Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Feuchtigkeit, restliches Lösungsmittel oder eine Mischung dieser Elemente. Das restliche Lösungsmittel wird von der einen oder den mehreren organischen Schichten (z.B. PEDOT und PPV) abgegeben, und dieses restliche Lösungsmittel kann mit den Kathodenschichten reagieren und die transparente und leitfähige Kathode bilden. Bei dieser Konfiguration beträgt die Konzentration von Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Feuchtigkeit, restlichem Lösungsmittel oder einer Mischung dieser Elemente mindestens 0,1 ppm. Insbesondere umfaßt das Medium Stickstoff oder Argon und 0,1-1 ppm Sauerstoff und 0,1-1 ppm Feuchtigkeit.
Bei einer Konfiguration dieser Ausführungsform der Kathode ist die erste Schicht ausreichend dünn, um im wesentlichen transparent zu sein, und die zweite Schicht und das Medium reagieren miteinander, wodurch auch die zweite Schicht im wesentlichen transparent wird. Bei einer zweiten Konfiguration reagiert die erste Schicht mit dem Medium, wodurch die erste Schicht im wesentlichen transparent wird, und die zweite Schicht reagiert mit dem Medium, wodurch die zweite Schicht im wesentlichen transparent wird. Bei einer dritten Konfiguration reagieren die erste Schicht und die zweite Schicht miteinander unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode. Bei einer vierten Konfiguration reagieren die erste Schicht, die zweite Schicht und das Medium zusammen unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode. Falls die Kathode eine dritte Schicht enthält, dann reagieren bei einer fünften Konfiguration die zweite Schicht und die dritte Schicht zusammen unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode. Bei einer sechsten Konfiguration reagiert die zweite Schicht mit dem Medium, und die dritte Schicht reagiert mit dem Medium unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode. Bei einer siebten Konfiguration reagieren die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht zusammen unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode. Bei einer achten Konfiguration reagieren die erste Schicht, die zweite Schicht, die dritte Schicht und das Medium zusammen unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode.
Eine Ausführungsform zum Erzeugen der OLED 150 mit der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Kathode beinhaltet das Abscheiden der Anodenschicht 156 auf dem Substrat 153. Als nächstes wird die Anodenschicht 156 strukturiert, damit Streifen der Anodenschicht 156 entstehen. Dann werden auf der Anodenschicht 156 eine oder mehrere organische Schichten abgeschieden. Bei dieser Ausführungsform werden zwei organische Schichten abgeschieden: (1) Die leitende Polymerschicht 159 wird auf der Anodenschicht 156 abgeschieden, und (2) die emittierende Polymerschicht 162 wird auf der leitenden Polymerschicht 159 abgeschieden. Bei einer Konfiguration dieser Ausführungsform umfassen die leitende Polymerschicht 159 und die emittierende Polymerschicht 162 Polymere. Bei der leitenden Polymerschicht 159 kann es sich beispielsweise um Polyanilin („PANT") oder Polyethylendioxythiophen („PEDOT") handeln. Bei der emittierenden Polymerschicht 162 kann es sich um ein beliebiges lichtemittierendes Material handeln, einschließlich Polymere wie etwa beispielsweise Polyphenylenvinylen („PPV"), PPV-Derivate und -Copolymere und -Mischungen, Polyfluoren („PF"), PF-Derivate oder -Copolymere oder -Mischungen oder Super Yellow („SY"), ein im Handel erhältliches lichtemittierendes Polymer der Firma Covion Organic Semiconductors GmbH. Bei einer anderen Konfiguration bestehen die organischen Schichten nicht aus Polymeren, sondern aus kleinen Molekülen oder Oligomeren. Diese organischen Schichten können beispielsweise durch Aufschleudern, Tintenstrahldruck, Siebdruck, Vakuumverdampfung, Sublimierung, Flexodruck und Bahnbeschichtung aufgetragen werden. Als nächstes wird die Kathodenschicht 165 auf der emittierenden Schicht 162 abgeschieden. Das Abscheiden der Kathodenschicht 165 beinhaltet: (1) Abscheiden der elektroneninjizierenden Schicht 165a auf der emittierenden Polymerschicht 162, (2) Abscheiden der leitenden Schicht 165b auf der elektroneninjizierenden Schicht 165a und (3) Abscheiden der Deckschicht 165c auf der leitfähigen Schicht 165b. Die Kathodenschichten werden in Vakuum abgeschieden, beispielsweise durch physikalische Dampfabscheidung. Die OLED wird unter Verwendung dieser Abscheidungen gebildet, die bei einem Druck von 10^–6 bis 10^–7 Torr erfolgen. Nach der Abscheidung wird die OLED 150 in einer gesteuerten Umgebung wie etwa einer Handschuhbox über eine bestimmte Zeit gelagert, bis die Kathodenschicht im wesentlichen transparent wird, aber immer noch leitfähig ist. Als nächstes wird die OLED 150 mit der Kathodenschicht 165, die im wesentlichen transparent und leitfähig ist, gekapselt, um sie vor schädigenden Umwelteinflüssen zu schützen, die beispielsweise durch die anhaltende übermäßige Einwirkung von Konzentrationen von Sauerstoff und Feuchtigkeit verursacht werden.
3 zeigt die Änderung des spektralen Gesamtreflexionsgrads im Lauf der Zeit für verschiedene OLEDs, die die Ausführungsform der Kathodenschicht 165 gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden. Um die Reaktion von Barium mit Silber und die von der Kathode reflektierte Lichtmenge zu überwachen, wurden vier OLEDs hergestellt, wobei jede der vier OLEDs aus PEDOT für die leitende Polymerschicht 159, SY für die emittierende Polymerschicht 162 bestand, und die Kathodenschicht 165 besteht aus einer 3 nm dicken Bariumschicht, einer 25 nm dicken Silberschicht und einer 100 nm dicken Bariumschicht. Die erste OLED wurde aus dem Verdampfungsapparat in der Handschuhbox entfernt, nachdem die Kathodenschicht abgeschieden war, und dann sofort gekapselt. Die Handschuhbox wurde bei etwa 0,1 ppm Sauerstoff und 0,1 ppm Feuchtigkeit betrieben. In 3 ist der spektrale Gesamtreflexionsgrad der ersten OLED durch die Kurve „t=0 Stunden" gezeigt. Die zweite OLED wurde nach dem Abscheiden der Kathodenschicht 2,5 Stunden lang in der Handschuhbox gelagert und dann gekapselt. In 3 ist der spektrale Gesamtreflexionsgrad der zweiten OLED durch die Kurve „t=2,5 Stunden" gezeigt. Die dritte OLED wurde nach dem Abscheiden der Kathodenschicht 5,25 Stunden lang in der Handschuhbox gelagert und dann gekapselt. In 3 ist der spektrale Gesamtreflexionsgrad der dritten OLED durch die Kurve „t=5,25 Stunden" gezeigt. Die vierte OLED wurde nach dem Abscheiden der Kathodenschicht 24 Stunden lang in der Handschuhbox gelagert und dann gekapselt. In 3 ist der spektrale Gesamtreflexionsgrad der vierten OLED durch die Kurve „t=24 Stunden" gezeigt. Während des Zeitraums, in dem die OLEDs in der Handschuhbox gelagert wurden, reagierten die Bariumschichten mit der Silberschicht und dem Medium unter Entstehung einer Kathodenschicht, die im Verlauf der Lagerungszeit in der Handschuhbox transparenter wurde.
Nachdem die OLEDs, die über verschiedene Zeiträume in der Handschuhbox gelagert wurden, gekapselt wurden, wurde die Spektralreflexion jeder OLED gemessen. Die diffuse Spektralreflexion wurde bezüglich diffuser Weißlichtstandards gemessen. Die OLEDs wurden in einer integrierenden Kugel angeordnet, und ihre Oberflächen wurden aus allen Winkeln gleichförmig beleuchtet. Auf der hinteren Oberfläche jeder OLED wurde schwarzes Isolierband angebracht, um die Messung von durchgelassenem Licht zu verhindern. Wie 3 zeigt, ist der Prozentsatz an Licht, der von der Kathode reflektiert wird, umso niedriger, je länger die OLED vor der Kapselung in der Handschuhbox gelagert wird. Beispielsweise veranschaulicht die oberste Kurve, die den spektralen Gesamtreflexionsgrad der ersten OLED zeigt (d.h. t=0), daß beispielsweise bei 540 nm der Prozentsatz an einfallendem Licht, der von der Kathodenschicht reflektiert wird, etwa 42% beträgt. Die unterste Kurve, die den spektralen Gesamtreflexionsgrad der vierten OLED (d.h. t=24) zeigt, veranschaulicht, daß bei 540 nm der Prozentsatz an einfallendem Licht, der von der Kathodenschicht reflektiert wird, wesentlich auf etwa 12% reduziert worden ist. Aus einem Vergleich dieser beiden Kurven geht hervor, daß der Prozentsatz des spektralen Gesamtreflexionsgrads um etwa zwei Drittel reduziert wird, wenn die OLED nach der Abscheidung der Kathodenschicht 24 Stunden in der Handschuhbox gelagert wird. Da die emittierende Polymerschicht 162 die SY-Schicht umfaßt, haben in 3 die vier Kurven ihre Spitzenwerte bei etwa 540 nm, das der gelbgrünliche Teil des sichtbaren Spektrums ist, was eine Reflexion und Absorption von der SY-Schicht sowie der Kathodenschicht anzeigt. Wie durch die unterste Kurve (t=24 Stunden) gezeigt, ist die Kathodenschicht, nachdem die OLED 24 Stunden lang nach der Abscheidung der Kathodenschicht in der Handschuhbox gelagert wurde, im wesentlichen transparent, und der Prozentsatz des von der Kathodenschicht reflektierten Lichts liegt unter 15%.
4 zeigt die Stromdichte als Funktion der Spannung von verschiedenen OLEDs, die die Ausführungsform der Kathodenschicht gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden. In 4 ist die Stromdichte als Funktion der Spannung der ersten OLED durch die Kurve „t=0 Stunden" gezeigt, die Stromdichte als Funktion der Spannung der zweiten OLED ist durch die Kurve „t=2,5 Stunden" gezeigt, und die Stromdichte als Funktion der Spannung der dritten OLED ist durch die Kurve „t=5,25 Stunden" gezeigt. Wie in 4 dargestellt, werden die Strom-Spannung-Kennlinien der OLEDs durch die Reaktion der einen oder mehreren Kathodenschichten und des Mediums zur Erzeugung der im wesentlichen transparenten Kathode nicht wesentlich geändert. Mit anderen Worten bleibt die Kathode der vorliegenden Erfindung selbst nachdem sie transparent geworden ist, im wesentlichen leitfähig und fähig für eine effiziente Elektroneninjizierung.
5 zeigt eine Zeitrafferfotografie von zwei gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildeten OLEDs nach Lagerung in einer Handschuhbox über verschiedene Zeiträume. 5 zeigt das von der Vorderseite und Rückseite einer OLED emittierte Licht nach Lagerung in der Handschuhbox für 2,5 Stunden (die obere OLED) und das von der Vorderseite und Rückseite einer anderen OLED emittierte Licht nach Lagerung in der Handschuhbox für 5,3 Stunden (die untere OLED). Wie 5 zeigt, wird nach 5,3 Stunden mehr Licht durch die Rückseite der OLED (d.h. die Kathodenschicht) durchgelassen als nach 2,5 Stunden. Allgemein ist die an der Kathodenschicht erzeugte Reflexion umso geringer, je länger der Zeitraum ist, über den die Bariumschicht, die Silberschicht und/oder das Medium in der gesteuerten Umgebung reagieren müssen.
6 zeigt die Änderung des spektralen Gesamtreflexionsgrads an der Kathode bei verschiedenen Lagerungszeiten nach Kapselung für die Ausführungsform der OLED gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier wurden die OLEDs 5,25 Stunden lang nach der Abscheidung der Kathodenschicht in der Handschuhbox gelagert und dann in die Handschuhbox gekapselt. Wie 6 zeigt, reagierte die Bariumschicht selbst nach der Kapselung weiter mit der Silberschicht. Beispielsweise bei der Spitze der Kurven, die bei etwa 540 nm liegt, ist der prozentuale Gesamtreflexionsgrad von etwa 31% unmittelbar nach der Kapselung auf etwa 16% dreiundfünfzig Tage nach der Kapselung reduziert.
7 zeigt eine Zeitrafferfotografie von zwei gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildeten OLEDs nach der Kapselung für verschiedene Zeiträume. 7 zeigt die Vorderseite und Rückseite einer OLED nach Lagerung in der Handschuhbox für 5,25 Stunden und dann sofort gekapselt (die obere OLED mit dem Datum 14. November 2001) und die Vorderseite und Rückseite der gleichen OLED dreiundfünfzig Tage nach der Kapselung. Wie 7 zeigt, wird dreiundfünfzig Tage nach der Kapselung mehr Licht durch die Rückseite der OLED (d.h. die Kathodenschicht) durchgelassen. 6 und 7 zeigen, daß die Bariumschicht selbst nach der Kapselung mit der Silberschicht reagiert und die Reflexion an der Kathodenschicht reduziert. Wie diese Figuren zeigen, müssen die Bariumschicht und die Silberschicht, damit sie miteinander reagieren und die im wesentlichen transparente und leitende Kathodenschicht bilden, nicht in der Handschuhbox gelagert sein.
8 zeigt eine zweite Ausführungsform einer OLED 177 gemäß der vorliegenden Erfindung. In 8 ist eine Barrierenschicht 165d auf der elektroneninjizierenden Schicht 165a abgeschieden, und die leitfähige Schicht 165b ist auf der Barrierenschicht 165d abgeschieden. Durch die Barrierenschicht 165d wird die Reaktion zwischen der elektroneninjizierenden Schicht und der leitfähigen Schicht minimiert oder eliminiert. Die Reaktion zwischen der elektroneninjizierenden Schicht und der leitfähigen Schicht kann die Ladungsinjektion von der leitfähigen Schicht zur emittierenden Polymerschicht reduzieren, was die Luminanz und Effizienz der OLED beeinträchtigt. Bei einer Konfiguration umfaßt die Barrierenschicht 174 eine leitfähige Schicht wie etwa eine Goldschicht oder eine Aluminiumschicht. Die Barrierenschicht 174 ist ausreichend dick, daß die Reaktion zwischen der elektroneninjizierenden Schicht und der leitfähigen Schicht minimiert oder eliminiert wird, aber nicht zu dick, daß sie nicht im wesentlichen transparent ist. Bei dieser Ausführungsform variiert die Dicke der Barrierenschicht zwischen etwa 0,1 nm und etwa 20 nm und bevorzugt zwischen etwa 1 und etwa 5 nm.
9 zeigt eine dritte Ausführungsform einer OLED 210 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird eine Verkappungsschicht 171 im Vakuum auf einer Deckelektrode wie etwa der Kathodenschicht 165 abgeschieden, um beispielsweise die Leitfähigkeit und Lebensdauer der OLED 210 zu verbessern. Durch die Verkappungsschicht 171 erhält man teilweise durch die Lichtreflexion von der Verkappungsschicht und auch die höhere Strominjizierung in die emittierende Polymerschicht 162 eine höhere Luminanz und Effizienz. Bei dieser Ausführungsform besteht die Verkappungsschicht 171 aus einem Metall wie etwa beispielsweise Aluminium, Silber, Magnesium oder einer Legierung dieser. Bei anderen Ausführungsformen besteht die Verkappungsschicht 171 aus einem transparenten und leitfähigen Material wie etwa ITO, Zinkoxid, Zinnoxid und Zinksulfid, das durch Sputtertechniken abgeschieden wird. Die Verkappungsschicht 171 kann auch aus schwarzen lichtabsorbierenden leitfähigen organischen oder anorganischen Materialien bestehen. Der Dickenbereich für die Verkappungsschicht 171 liegt zwischen etwa 50 nm und etwa 10 000 nm; bevorzugt zwischen etwa 100 nm und etwa 500 nm und besonders bevorzugt bei etwa 200 nm.
Es wurden sechs OLEDs konstruiert, wobei eine PEDOT-Schicht mit einer Dicke von 115 nm die leitende Polymerschicht umfaßt, eine Super-Yellow-Schicht mit einer Dicke von 73 nm die emittierende Polymerschicht umfaßt, und die Kathodenschicht besteht aus: einer Bariumschicht mit einer Dicke von 3 nm, einer Silberschicht mit einer Dicke von 25 nm und einer Bariumschicht mit einer Dicke von 25 nm. Diese OLEDs wurden eine Stunde lang bei 0,1 ppm Feuchtigkeit und 0,1 ppm Sauerstoff in einer Handschuhbox gelagert. Alle Bauelemente emittierten von der Vorderseite (zum Beispiel der Anodenseite) sowie der Rückseite (zum Beispiel der Kathodenseite) der OLEDs gleichförmiges Licht (d.h., die Kathode ist im wesentlichen transparent). Drei der sechs OLEDs wurden nach der Lagerung weiterhin eine Stunde lang mit einer Aluminiumschicht mit einer Dicke von 200 nm verkappt. Alle Bauelemente wurden innerhalb der Handschuhbox gekapselt.
10 zeigt die Kurve der mittleren Stromdichte als Funktion der Spannung für die OLEDs mit und ohne verkappende Aluminiumschicht. Wie in 10 dargestellt, ist die Stromdichte in den OLEDs ohne Verkappungsschicht nur geringfügig kleiner als die Stromdichte in den OLEDs mit der Verkappungsschicht. Daraus erkennt man, daß die obige Kathode auch nach ihrem Transparentwerden ihre Leitfähigkeit beibehalten hat. Die höhere Stromdichte der OLEDs mit verkappender Aluminiumschicht ist auf den geringeren Bahnwiderstand für die Stromleitung in das Bauelement zurückzuführen.
11 zeigt die Kurve der Effizienz als Funktion der Luminanz für die OLEDs mit und ohne verkappender Aluminiumschicht. Wie in 11 dargestellt, weisen die OLEDs ohne verkappende Aluminiumschicht bei 1000 cd/m² eine hohe Lichtausbeute von etwa 6,6 cd/A auf, wodurch sie sich für praktische Anwendungen wie etwa die transparente Kathode eignen. Wie ebenfalls in 11 gezeigt, sind die OLEDs mit Verkappungsschicht effizienter als die OLEDs ohne Verkappungsschicht. Die höhere Effizienz der OLEDs mit Verkappungsschicht geht auf das von der Aluminiumverkappungsschicht reflektierte Licht und auch auf die Abnahme des Bahnwiderstands für die Stromleitung wie oben erwähnt zurück. Bei dieser Ausführungsform besteht die Verkappungsschicht aus Aluminium. Bei einer anderen Ausführungsform besteht die Verkappungsschicht aus einem leitfähigen und transparenten Material wie etwa ITO.
12 zeigt die Halbwertzeit für die OLEDs mit und ohne verkappender Aluminiumschicht. Die Halbwertzeit ist die Zeit, die die anfängliche Luminanz benötigt, um um die Hälfte abzunehmen. Wie 12 zeigt, weisen die OLEDs ohne verkappende Aluminiumschicht bei 80°C eine Halbwertzeit von 100 Stunden auf, was etwa 5000 Stunden Luminanz bei Raumtemperatur entspricht. Wie aus dieser Figur hervorgeht, nimmt die Halbwertzeit der OLEDs durch Integrieren der Verkappungsschicht bei 80°C auf etwa 200 Stunden zu, was etwa 10 000 Stunden Luminanz bei Raumtemperatur entspricht. Indem die Verkappungsschicht verwendet wird, nimmt die Halbwertzeit der drei OLEDs zu, und zwar teilweise aufgrund der Tatsache, daß die Verkappungsschicht den Bahnwiderstand für die Ladungsinjizierung verringert, und teilweise aufgrund der Verhinderung der Verschlechterung der elektroneninjizierenden Schicht beispielsweise durch Einwirkung von Feuchtigkeit. Das obige Beispiel hat die Aufgabe zu verdeutlichen, daß die lange Halbwertzeit der OLEDs mit der transparenten Kathode der vorliegenden Erfindung weiter verlängert werden kann, indem auf der Kathode eine Verkappungsschicht abgeschieden wird. Um dies zu beweisen, wurde als Verkappungsschicht ein leitendes, aber nicht transparentes Material (Aluminium) verwendet. In der Praxis kann man ein leitfähiges und transparentes Material wie etwa ITO verwenden.
13 zeigt eine Ausführungsform einer oben emittierenden OLED 250 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der oben emittierenden OLED wird Licht nur von der Oberseite der OLED emittiert. Die oben emittierende OLED 250 enthält eine auf einem Substrat 256 abgeschiedene Anodenschicht 253, eine auf die Anodenschicht 253 abgeschiedene leitende Polymerschicht 159, eine auf der leitenden Polymerschicht 159 abgeschiedene emittierende Polymerschicht 162 und eine auf der emittierenden Polymerschicht 162 abgeschiedene Kathodenschicht 165. Bei dieser Ausführungsform ist, damit Licht nur von der Oberseite der OLED 250 emittiert wird, die Kathodenschicht 165 im wesentlichen transparent, doch die Anodenschicht 253, das Substrat 256 oder beide sind reflektierend. Bei einer anderen Ausführungsform der oben emittierenden OLED wird statt der Anodenschicht die Kathodenschicht auf dem Substrat abgeschieden. Die emittierende Polymerschicht wird auf der Kathodenschicht abgeschieden, und die leitende Polymerschicht wird auf der emittierenden Polymerschicht abgeschieden. Die Anodenschicht wird auf der leitenden Polymerschicht abgeschieden. Bei dieser anderen Ausführungsform sind, damit Licht nur von der Oberseite der OLED emittiert wird, die Anodenschicht und die Kathodenschicht im wesentlichen transparent, doch ist das Substrat im wesentlichen absorbierend.
14 zeigt eine Ausführungsform einer oben und unten emittierenden OLED 270 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der oben und unten emittierenden OLED 270 wird Licht sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite dieser OLED emittiert. Bei dieser Ausführungsform sind die Kathodenschicht 165, die Anodenschicht 273 und das Substrat 276 im wesentlichen transparent, so daß Licht sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite der OLED emittiert werden kann.
Die Ausführungsform der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Kathode gemäß der vorliegenden Erfindung kann in ein OLED-Display integriert werden, um den Kontrast des von ihr erzeugten Bilds zu verbessern. Innerhalb des OLED-Displays befinden sich transparente OLEDs, wobei jede der transparenten OLEDs die Ausführungsform der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Kathode, eine Anodenschicht, die im wesentlichen transparent ist, und ein Substrat, das ebenfalls im wesentlichen transparent ist, enthält. Ein Absorber mit einem geringen Gesamtreflexionsgrad ist hinter der transparenten Kathode angeordnet. Der Absorber mit dem geringen Gesamtreflexionsgrad absorbiert das Umgebungslicht, das durch seine im wesentlichen transparente Anode hindurchtritt, wodurch der Kontrast des von der transparenten OLED erzeugten Bilds verbessert wird. Die Effizienz beim Entfernen des reflektierten Lichts unter Verwendung der transparenten OLED und des Absorbers mit dem niedrigen Gesamtreflexionsgrad liegt im allgemeinen nahe bei 100%.
15 zeigt eine Ausführungsform eines transparenten OLED-Displays 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. In 15 enthält eine transparente OLED 303 die Kathodenschicht 165, eine Anodenschicht 309 und ein Substrat 312, die alle im wesentlichen transparent sind. Ein Absorber 306 mit einem niedrigen Gesamtreflexionsgrad ist auf der Kathodenseite der transparenten OLED 303 angeordnet. Der Absorber 306 mit dem niedrigen Gesamtreflexionsgrad besteht aus einer lichtabsorbierenden Beschichtung wie etwa beispielsweise einem Stück schwarzen Schaumstoff oder einer Schicht aus Papier oder Karton, die mindestens auf der der Kathodenschicht 165 zugewandten Seite schwarz angemalt oder bedruckt ist. Bei einer anderen Konfiguration ist der Absorber mit dem niedrigen Gesamtreflexionsgrad kein „schwarzer Absorber", sondern er verwendet statt dessen eine Farbe, die von der Farbe verschieden ist, die von der transparenten OLED 303 emittiert wird. Beispielsweise wird hinter einem rot emittierenden transparenten OLED ein dunkelgrüner Absorber verwendet, damit man ein transparentes OLED-Display mit einem hohen Farbkontrast erhält. Der Absorber 306 mit dem niedrigen Gesamtreflexionsgrad kann ein Polymer und auf die Kathode aufgeschleudert oder aufgesprüht sein. Der Absorber mit dem niedrigen Gesamtreflexionsgrad kann auch ein gefärbter Absorber sein, der einen Teil des von der transparenten OLED emittierten Lichtspektrums absorbiert.
Eine weitere Anwendung der Ausführungsform der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Kathode gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, die transparenten OLEDs eng beieinander anzuordnen. Beispielsweise können die transparenten OLEDs in einem Stapel angeordnet werden, damit man eine gestapelte OLED erhält. Als Beispiel für gestapelte OLEDs werden bei Farbdisplays zwei oder drei transparente OLEDs in einem Stapel angeordnet, wobei jede eine der Primärfarben Blau, Grün oder Rot emittiert, wodurch ein Farbpixel gebildet wird, das verschiedene Farben emittieren kann. 16 zeigt eine Ausführungsform einer gestapelten OLED 330 gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine OLED 354 ist auf einem Substrat 339 abgeschieden. Eine OLED 357 ist auf der OLED 354 abgeschieden. Eine OLED 360 ist auf der OLED 357 abgeschieden. Die OLEDs 354, 357 und 360 sind im wesentlichen transparent, und eine oder mehrere dieser OLEDs verwenden eine der Ausführungsformen der weiter oben beschriebenen transparenten Kathode. Bei einer Konfiguration sind eine Anode und eine Kathode der OLED 354 entweder an eine positive Spannung oder eine negative Spannung angekoppelt. Bei dieser Konfiguration emittiert die OLED 354 blaues Licht, wenn zwischen ihrer Anode und Kathode eine Durchlaßvorspannung angelegt wird. Die Helligkeit des von der OLED 354 emittierten blauen Lichts ist eine Funktion der zwischen ihrer Anode und Kathode angelegten Spannung. Analog werden eine Anode und eine Kathode der OLED 357 entweder an eine positive Spannung oder an eine negative Spannung angekoppelt. Die OLED 357 emittiert grünes Licht, wenn zwischen ihrer Anode und Kathode eine Durchlaßvorspannung angelegt wird. Die Helligkeit des von der OLED 357 emittierten grünen Lichts ist eine Funktion der zwischen ihrer Anode und Kathode angelegten Spannung. Eine Anode und eine Kathode der OLED 360 sind entweder an eine positive Spannung oder an eine negative Spannung angekoppelt. Die OLED 360 emittiert rotes Licht, wenn zwischen ihrer Anode und Kathode eine Durchlaßvorspannung angelegt wird. Die Helligkeit des von der OLED 360 emittierten roten Lichts ist eine Funktion der zwischen ihrer Anode und Kathode angelegten Spannung. Indem die Helligkeit des von der OLED 354, der OLED 357 und der OLED 360 emittierten Lichts variiert wird, können von dem durch die gestapelte OLED 330 erzeugten Farbpixel verschiedene Farben emittiert werden. Bei anderen Konfigurationen können mehr oder weniger als drei OLEDs in der gestapelten OLED verwendet werden. Außerdem emittieren die OLEDs 354, 357 und 360 Farben, die von den Farben Blau, Grün bzw. Rot verschieden sind.
Eine oder mehrere Barrierenschichten können dafür verwendet werden, die OLED vor atmosphärischer Verunreinigung zu schützen, wie etwa beispielsweise der Verschlechterung der organischen Schichten bei höheren Arbeitstemperaturen und/oder Feuchtigkeit. Eine der Ausführungsformen der Barrierenschicht, die in der am 11. September 2002 mit der Anmeldungsnummer 10/242,656 eingereichten US-Patentanmeldung mit dem Titel „Active Electronic Devices" von Reza Stegamat wird auf einer der Ausführungsformen der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Kathodenschicht abgeschieden, damit sie beispielsweise vor atmosphärischer Verunreinigung geschützt wird.
Wenngleich die Ausführungsformen der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Kathode der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, bei denen sie in erster Linie in eine OLED integriert ist, kann fast jede Art von organischem elektronischem Bauelement mit einer Kathode diese Ausführungsformen enthalten. Insbesondere können Ausführungsformen der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Kathode der vorliegenden Erfindung auch in einer Solarzelle, einem Fototransistor, einem Laser, einem Fotodetektor oder einem Optokoppler enthalten sein. Die OLED, die oben emittierende OLED, die oben und unten emittierende OLED, die transparente OLED mit dem Absorber mit dem geringen Gesamtreflexionsgrad, die gestapelte OLED und die OLED mit der transparenten Barrierenschicht, die alle weiter oben beschrieben sind, können in Displays bei Anwendungen wie beispielsweise Computerdisplays, Informationsdisplays in Fahrzeugen, Fernsehmonitoren, Telefonen, Druckern und beleuchteten Schildern verwendet werden.
Wie jeder Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Herstellung lichtemittierender Bauelemente anhand der Beschreibung, der Figuren und der Beispiele erkennt, können an den Ausführungsformen der Erfindung Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne von dem durch die folgenden Ansprüche definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Im wesentlichen transparente und leitfähige Elektrode, umfassend: eine erste Schicht und eine zweite Schicht auf der ersten Schicht, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht einem Medium ausgesetzt werden und die zweite Schicht mit mindestens (1) der ersten Schicht oder (2) dem Medium reagiert unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode.
Elektrode nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht ein elektroneninjizierendes Material umfasst.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht ein Metall mit einer niedrigen Austrittsarbeit umfasst.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht ein leitfähiges Material umfasst.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Medium zumindest ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Medium zumindest Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Feuchtigkeit, Lösungsmittelreste oder einer Mischung davon umfasst.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine Barrierenschicht umfasst.
Elektrode nach Anspruch 7, wobei die Barrierenschicht die Reaktion zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht minimiert.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht umfassend, wobei die dritte Schicht ein reaktives Metall umfasst.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ihre Transparenz größer ist als 60%.
Elektrode nach Anspruch 9, wobei die erste Schicht eine Bariumschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 0,5 nm bis etwa 10 nm aufweist, die zweite Schicht eine Silberschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 5 nm bis etwa 200 nm aufweist, und die dritte Schicht eine Bariumschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 5 nm bis etwa 200 nm aufweist.
Elektrode nach Anspruch 9, wobei die erste Schicht eine Bariumschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 1 nm bis etwa 4 nm aufweist, die zweite Schicht eine Silberschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 20 nm bis etwa 30 nm aufweist, und die dritte Schicht eine Bariumschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 20 nm bis etwa 30 nm aufweist.
Organisches lichtemittierendes Bauelement („OLED"), enthaltend eine Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrode eine Topelektrode ist, beinhaltend: ein Substrat; eine Bottomelektrode an dem Substrat und mindestens eine organische Schicht auf der Bottomelektrode, wobei sich die Topelektrode auf der mindestens einen organischen Schicht befindet.
OLED nach Anspruch 13, weiterhin mit einer auf der Topelektrode abgeschiedenen Verkappungsschicht.
OLED nach Anspruch 14, wobei die Verkappungsschicht eine elektrisch leitende Schicht umfasst.
OLED nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Verkappungsschicht ein leitfähiges und transparentes Material umfasst.
Top-emittierende OLED, enthaltend eine Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Top- und bottom-emittierende OLED, enthaltend eine Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Gestapeltes OLED-Bauelement aus einer Vielzahl von OLEDs, enthaltend eine Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in jeder der OLEDs.
OLED mit einer integrierten Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12, folgendes enthaltend: eine Barrierenschicht auf der Elektrode, wobei die Barrierenschicht ein Barrierenmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Molybdänoxid, Boroxid, Vanadiumoxid, Molybdäncarbid, Vanadiumcarbid, einem Oxid einer Molybdänlegierung, einem Oxid einer Borlegierung, einem Oxid einer Vanadiumlegierung, einer Zusammensetzung mit Natrium, Aluminium und Fluor und Mischungen davon enthält.
OLED-Display enthaltend eine im wesentlichen transparente OLED mit einer integrierten Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei sich auf der Elektrode ein Absorber mit einem niedrigen Gesamtreflexionsgrad befindet.
OLED-Display nach Anspruch 21, wobei der Absorber mit niedrigem Gesamtreflexionsgrad ein schwarzer Absorber oder ein farbiger Absorber ist, der nur einen Teil eines von der im wesentlichen transparenten OLED emittierten Lichtspektrums absorbiert.
Organisches elektronisches Bauelement mit der Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Organisches lichtemittierendes Bauelement, Solarzelle, Fototransistor, Fotodetektor, Laser oder Optokoppler mit einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Im wesentlichen transparente und leitfähige Elektrode, die folgendes umfasst: eine erste Schicht; eine zweite Schicht auf der ersten Schicht; und eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht, wobei die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht einem Medium ausgesetzt werden und wobei zur Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode (1) die zweite Schicht mit der dritten Schicht reagiert oder (2) die zweite Schicht mit dem Medium und die dritte Schicht mit dem Medium reagiert.
Elektrode nach Anspruch 25, wobei die erste Schicht, die zweite Schicht und die dritte Schicht zusammen reagieren unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode.
Elektrode nach Anspruch 25, wobei die erste Schicht, die zweite Schicht, die dritte Schicht und das Medium zusammen reagieren unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode.
Elektrode nach Anspruch 25, weiterhin mit einer Barrierenschicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht.
Elektrode nach Anspruch 28, wobei die Barrierenschicht die Reaktion zwischen der ersten Schicht und wenigstens der (1) der zweiten Schicht und/oder (2) der dritten Schicht minimiert.
Elektrode nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die erste Schicht ein elektroneninjizierendes Material umfasst, das eine Dicke zwischen etwa 1 nm und etwa 4 nm aufweist, die zweite Schicht ein leitfähiges Material umfasst, das eine Dicke zwischen etwa 20 nm und etwa 30 nm aufweist, und die dritte Schicht ein reaktives Metall umfasst, das eine Dicke zwischen etwa 20 nm und etwa 30 nm aufweist.
Elektrode nach einem der Ansprüche 25 bis 30, weiterhin umfassend eine auf der Elektrode abgeschiedene Verkappungsschicht.
Elektrode nach Anspruch 31, wobei die Verkappungsschicht ein leitfähiges und transparentes Material umfasst.
OLED-Display mit einer im wesentlichen transparenten OLED, enthalten eine Elektrode nach einem der Ansprüche 25 bis 32, wobei sich auf der Elektrode ein Absorber mit einem niedrigen Gesamtreflexionsgrad befindet.
Organisches elektronisches Bauelement mit der Elektrode nach einem der Ansprüche 25 bis 32.
Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode, umfassend: Abscheiden einer ersten Schicht und Abscheiden einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht einem Medium ausgesetzt werden und die zweite Schicht mit (1) der ersten Schicht und/oder (2) dem Medium reagiert unter Erzeugung der im wesentlichen transparenten und leitfähigen Elektrode.
Verfahren nach Anspruch 35, weiterhin umfassend nach Abscheiden der ersten Schicht das Abscheiden einer Barrierenschicht auf der ersten Schicht.
Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, weiterhin umfassend nach dem Abscheiden der zweiten Schicht das Abscheiden einer dritten Schicht auf der zweiten Schicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, wobei die erste Schicht eine Bariumschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 1 nm bis etwa 4 nm aufweist, die zweite Schicht eine Silberschicht umfasst, die eine Dicke zwischen etwa 20 nm bis etwa 30 nm aufweist, und das Medium zumindest Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Feuchtigkeit, Lösungsmittelreste und eine Mischung davon umfasst.