DE112006000495B4 - Mehrschichtige Licht emittierende Polymer-Diode für Festkörper Beleuchtungs-Anwendungen - Google Patents

Abstract

Licht emittierende Vorrichtung auf der Basis von organischen Polymeren, umfassend: eine Elektronen-Injektion-Elektrode und eine Loch-Injektions-Elektrode auf gegenüberliegenden Seiten einer emittierenden Schicht, wobei die emittierende Schicht mindestens ein lumineszierendes erstes halbleitendes Polymer umfasst, das zur Fluoreszenz-Emission in der Lage ist und als Wirt für mindestens einen zugemischten Phosphoreszenz-Emitter dient, der zur Phosphoreszenz-Emission in der Lage ist; eine organische Elektronen-Transport-Schicht, umfassend ein zweites halbleitendes Polymer, das zwischen der Elektronen-Injektions-Elektrode und der emittierenden Schicht angeordnet ist und ein niedrigstes nicht besetztes Molekülar-Orbital (LUMO) aufweist, mit einer Energie nahe dem unteren Ende der π*-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers; eine organische Loch-Transport-Schicht, umfassend ein drittes halbleitendes Polymer, das zwischen der Loch-Injektions-Elektrode und der emittierenden Schicht angeordnet ist und ein höchstes besetztes Molekular-Orbital (HOMO) aufweist, mit einer Energie nahe der oberen π-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers; und wobei die Loch-Injektions-Elektrode eine Doppelschicht-Elektrode ist, die selbst eine Elektrode mit höher Austrittsarbeit und eine organische Loch-Injektions-Schicht zwischen der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und der emittierenden Schicht umfasst.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung liegt auf dem Gebiet Licht emittierender Dioden auf der Basis von organischen Polymeren. Insbesondere betrifft diese Erfindung mehrschichtige Licht emittierende Polymer-Dioden (PLEDs), die bei bestimmten Ausführungsformen weißes Licht emittieren, das für Festkörper-Beleuchtungs-Anwendungen geeignet ist. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung dieser Dioden.
• Hintergrund der Erfindung
• Es werden Licht emittierende Polymer-Elektroden (PLEDs), bei denen halbleitende Polymere als emittierende Schichten angewandt werden, gezeigt. Es kann ein weiterer Bereich von Emissionsfarben erreicht werden durch Variation der in den emittierenden Schichten vorhandenen Materialien. Gemische von emittierenden Polymeren allein oder zusammen mit metallorganischen Emittern können angewandt werden, um zusätzliche Farbschattierungen von emittiertem Licht, einschließlich weißem Licht, erreicht werden.
• LEDs, die weißes Licht emittieren, sind von Interesse und potentieller Bedeutung zur Anwendung als Hintergrund-Beleuchtung in aktiven Matrix-Displays (mit Farbfiltern) und da sie als Festkörper-Beleuchtungen verwendet werden können [A. J. Heeger, Solid State Commu., 1998, 107, 673 & Rev. Modem Phys., 2001, 73, 681; B. W. D'Andrade, S. R. Forrest, Adv. Mater, 2004, 16, 1585; R. H. Friend, R. W. Gymer, A. B. Holmes, J. H. Burroughes, R. N. Marka, C. Taliani, D. D. C. Bradley, D. A. Dos Santos, J. L. Bredas, M. J. Ögdlund und W. R. Salaneck, Nature, 1999, 397, 121]. Bei derartigen Anwendungen sind die Herstellung von Vorrichtungen mit großen Flächen und die Anwendung einer kostengünstigen Herstellungs-Technologie die Hauptaufgaben. Die Herstellung von PLEDs durch Verarbeitung der aktiven Materialien aus Lösungen (z. B. durch Anwendung von Tintenstrahl-Druck oder andere Drucktechnologien) verspricht weniger aufwändig zu sein als diejenige von OLEDs (organischen Licht emittierenden Dioden auf der Basis kleiner Moleküle) wo die Abscheidung der aktiven Schichten die Anwendung von Vakuum-Technologie erfordert [B. W. D'Andrade, S. R. Forrest, Adv. Mater, 2004, 16, 1585]. Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um weißes Licht und Licht mit anderen Farben von OLEDs und PLEDs zu erzeugen [J. Kido, H. Shionoya, K. Nagai, Appl. Phys. Lett., 1995, 67, 2281–2283; C. Zhang, A. J. Heeger, J. Appl. Phys., 1998, 84, 1579; Z. Shen, P. E. Burrows, V. Bulvic, S. R. Forrest, M. E. Thompson, Science, 1997, 276, 2009; Y. Hamada, T. Sano, H. Fujii, Y. Nishio, Jpn. J. Appl. Phys. 1996, 35, L1339; Y. Z. Wang, R. G. Sun, F. Meghdadi, G. Leising, A. J. Epstein, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3613; M. Strukelj, R. H. Jordan, A. Dodabalapur, A., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1213; B. W. D'Andrade, R. J. Holmes und S. R. Forrest. Adv. Mater, 2004, 16, 624]. Bei den Versuchen in den oben angegebenen Artikeln war die Effizienz mäßig und die Lebensdauer war beschränkt durch diejenige der blauen Emitter [J. Kido, H. Shionoya, K. Nagai, Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 2281 Y. Hamada, T. Sano, H. Fujii, Y. Nishio, Jpn. J. Appl. Phys. 1996, 35, L1339; Y. Z. Wang, R. G. Sun, F. Meghdadi, G. Leising, A. J. Epstein, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3613; M. Strukelj, R. H. Jordan, A. Dodabalapur, A., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1213; U. Scherf, E. J. W. List, Ad. Mater. 2002, 14, 477; S. Setayesh, D. Marsitzky, K. Müllen, Macromolecules, 2000, 33, 2016; X. Gong, P. Iyer, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, adv. Func. Mater, 2003, 13, 325].
• PLEDs, die mit halbleitenden Polymeren hergestellt worden sind, die mit metallorganischen Emittern dotiert sind, versprechen zusätzlich „plastische” elektronische Bauteile. Repräsentative Beispiele für derartige Vorrichtungen sind beschrieben in der der US 2005/0 073 245 A1 (USSN 10/680 084, eingereicht am 03.10.2003). Die emittierenden Schichten von PLEDs können hergestellt werden durch Gießen von Polymeren und Gemischen aus Lösung, wodurch verhältnismäßig einfache und kostengünstige Herstellungsverfahren möglich werden [G. D. Müller, A. Falcou, N. Reckenfuss, M. Roijhn, V. Wiederhirn, P. Rudati, H. Frohne, O. Nuyken, H. Becker, K. Meerholz, Nature, 2003, 421, 829].
• Die am meisten bevorzugten Techniken zur Herstellung von mehrschichtigen PLEDs umfassen die Anwendung von Vakuumbedampfen und verschiedenen Dampf-Abscheideverfahren um anorganische Schichten aufzubringen, wie Metall/Metall-Oxid-Kontakte (Elektroden) mit hoher Austrittsarbeit und schützende Metall-Deckschichten. Methoden der Abscheidung aus Lösungsmitteln, wie ein Spin-casting oder Drucken von aufeinanderfolgenden Schichten aus Lösung, können angewandt werden, um emittierende Schichten aus organischen Polymeren sowie andere Schichten in den Vorrichtungen aufzubringen. Wenn mehrere organische Schichten vorhanden sind, können Probleme bezüglich Wechselwirkungen von aufeinanderfolgenden Schichten auftreten. Das Lösungsmitttel einer späteren Schicht kann eine vorherige Schicht lösen oder verunstalten (anätzen). Es ist häufig erwünscht, dass jede Schicht glatt und kohärent ist, so dass diese Wechselwirkung schädlich sein kann.
• Licht kann durch drei quantitative Werte charakterisiert werden: Die CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) Koordinaten, die Farbtemperatur (CT) und den Farbwiedergabeindex (CRI). „Reines” weißes Licht hat CIB-Koordineten von (0,333, 0,333) und wird erhalten durch Ausgleich der Emission der angewandten Farben. Für Beleuchtungs-Anwendungen muss die CT gleich derjenigen einer Schwarzkörper-Quelle zwischen 3000°K und 7500°K sein. Mittleres Tageslicht hat CT = 6500°K, während eine Fluoreszenz-Lampe (warmes Weiß) CT = 3000°K hat [R. W. G. Hunt; Measuring Color. 2. Aufl. Ellis Horwood, 1991]. Der CRI ist ein numerisches Maß wie „echt” Farbenaussehen, wenn sie mit der Lichtquelle betrachtet werden. CRI-Werte liegen im Bereich von 0 bis 100, wobei 100 die wahre Farbreproduktion angibt. Fluoreszenz-Lampen haben CRI-Werte zwischen 60 und 99. Obwohl ein CIU-Wert von mindestens 70 für bestimmte Anwendungen annehmbar sein kann, hat eine bevorzugte weiße Licht-Quelle einen CRI von etwa 80 oder darüber. Die Demonstration von PLEDs, die weißes Licht mit Beleuchtungsqualität mit hoher Helligkeit, hoher Effektivität, geeigneter CT, hohem CRI und stabilen CIE-Koordinaten emittieren, ist von Bedeutung für die Zukunft derartiger Festkörper-Beleuchtungen.
• WO 2004/047197 A2 offenbart OLEDs mit einer Kathode, einer Schutzschicht, einer Elektronen-Transport-Schicht, einer Elektronen-Injektions-Schicht, einer Loch-blockierenden Schicht, einer emittierenden Schicht, einer Elektronen-blockierenden Schicht, einer Loch-Transport-Schicht und einer Anode. Für die einzelnen Schichten werden kleine Moleküle, wie z. B. Alq₃, BPhen und m-MTDATA beschrieben. Außerdem wird PEDOT:PSS als Material für die Loch-Injektions-Schicht beschrieben.
• US 2004/0185300 A1 offenbart einen ähnlichen mehrschichtigen OLED-Aufbau, wobei als Loch-Transport-Materialien polycyclische aromatische Verbindungen wie PVK und PEDOT:PSS eingesetzt werden können.
• Gong et al. in „White Electrophosphorescence from Semiconducting Polymer Blends”, Adv. Mater. 2004, 16, No. 7; Gong et al. in „End-Capping as a Method for Improving Carrier Injection in Electrophosphorescent Light-Emitting Diodes”, Adv. Funct. Mater. 2004, 14, No. 4; und Tsuji et al. in „Nondoped-type white organic electroluminescent devices utilizing complementary color and exciton diffusion”, Appl. Phys. Letter, 81, 3329, 2002 offenbaren jeweils weitere, zum Teil polymere Materialien, wel- che in OLEDs eingesetzt werden können.
• Darlegung der Erfindung
• Es wurde nun eine Verbesserung von mehrschichtigen PLEDs festgestellt, die ihre Effizienz verstärkt und ihre Herstellung erleichtert.
• Es hat sich gezeigt, dass der Zusatz einer Elektronen-Transport-Schicht und/oder einer Loch-Transport-Schicht, angrenzend an die emittierende Schicht einer PLED, die Wirksamkeit der PLEDs verbessert. Es hat sich weiter gezeigt, dass diese zusätzlichen Schichten in PLEDs eingebaut werden können durch Lösungsmittel-Herstellungsverfahren, wenn die in diesen zusätzlichen Schichten angewandten Materialien in Lösungsmitteln, die sich in der Polarität von den Lösungsmitteln unterscheiden, die angewandt wurden, um die emittierende Schicht zu lösen und in Lösungsmitteln zu verarbeiten, unterschiedlich löslich sind.
• So kann die Erfindung mehrschichtige Licht emittierende Polymer-Dioden (PLEDs) liefern, die bei bestimmten Ausführungsformen weißes Licht emittieren und geeignet sind für Festkörper-Beleuchtungs-Anwendungen. Spezieller kann die vorliegende Erfindung mehrschichtige weiße PLEDs liefern, die halbleitende Polymere, vermischt mit metallorganischen Emittern als in relativ nicht-polaren Lösungsmitteln lösliche emittierende Schicht und in relativ polaren Lösungsmitteln lösliche organische Materialien (Polymere oder kleine Moleküle) als Loch-Emissions/Transport-Schicht (HIL/HTL) und/oder als Elektronen-Injektions//Transport-Schicht (EIL/ETL) umfasst; alle Schichten werden vorzugsweise aus den entsprechenden Lösungen gegossen. Die weiße Emission dieser bevorzugten Materialien nach der vorliegenden Erfindung kann angewandt werden für Hintergrund-Beleuchtungen in Flüssigkristall-Displays (LCDs) und für Festkörper-Beleuchtungs-Anwendungen. Das weiße Licht wird von dem Polymer-Gemisch in einer einzigen emittierenden Schicht emittiert. Die im Rahmen dieser Erfindung entwickelte Strategie macht die Herstellung von mehrschichtigen weißes Licht emittierenden PLEDs möglich durch Gießen der emittierenden Polymer-Gemische, HIL/HTL, und EIL/ETL aus den entsprechenden Lösungen. Diese Erfindung macht auch die verhältnismäßig einfache Herstellung von mehrschichtigen PLEDs möglich, die Licht mit Beleuchtungsqualität in allen Farben von Blau bis Rot und einschließlich Weiß emittieren. Die im Rahmen dieser Erfindung angegebenen Methoden ermöglichen die verhältnismäßig einfache Herstellung von mehrschichtigen PLEDs, die weißes Licht mit Beleuchtungsqualität mit hoher Helligkeit, hoher Effizienz, geeigneter Farbtemperatur, hohem Farbwiedergabe-Index und stabilen CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) Koordinaten emittieren.
• Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden eine emittierende Schicht und mindestens eine Loch-Injektions/Transport-Schicht (HIL/HTL) und eine Elektronen-Injektions/Transport-Schicht (EIL/ETL), angrenzend an die emittierende Schicht, angewandt. Die Vorteile der Transport-Schichten können bei Vorrichtungen beobachtet werden, bei denen eine Einzelschicht-Loch-Injektions-Anode angewandt wird, in welchem Falle die Loch-Transport-Schicht manchmal als eine „Loch-Injektions/Transport-Schicht” oder „HIL/HTL” bezeichnet werden kann, und auch bei Vorrichtungen, bei denen eine Doppelschicht-Anode angewandt wird, wobei die zweite Schicht der Doppelschicht selbst eine „Loch-Injektions-Schicht” ist. In diesem zweiten Falle wird, um Verwirrungen zu vermeiden, die Transport-Schicht einfach als „Loch-Transport-Schicht” oder „HTL” bezeichnet und die bekannte „Loch-Injektions-Schicht” oder „HIL” behält ihren üblichen Namen. Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden in verhältnismäßig nicht-polaren Lösungsmitteln lösliche halbleitende Polymere im Gemisch mit metallorganischen Emittern als emittierende Schichten verwendet und in polaren Lösungsmitteln (z. B. Wasser oder niederes Alkanol) lösliche Polymere und kleine Moleküle sowohl als HIL/HTL als auch EIL/ETL Schichten verwendet. Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen können zwei oder drei Lumineszenz-Emitter in einem einzigen emittierenden Bereich verwendet werden (angegeben in den Beispielen als Typ I und Typ II Vorrichtungen), eher als Rot-, Grün- und Blau-Emission in unterschiedlichen Bereichen, die weiß erscheinen, wenn sie vom Beobachter zusammen betrachtet werden. Es können auch mehr als drei Emitter verwendet werden. Die Lumineszenz-Emitter können weißes Licht über Fluoreszenz (von Singulett-Zuständen) oder eine Kombination von Fluoreszenz (von Singulett-Zuständen) und Phosphoreszenz (von Triplett-Zuständen) emittieren.
• Weißes Licht kann durch zwei oder drei Lumineszenz-Emitter erreicht werden, die in ein einziges Material eingebaut sind, das eine einzige dünne emittierende Film-Schicht bildet, durch kombinierte Emission aus dem Wirts-Polymer (wie einem konjugierten Polymer) und von den zusätzlichen Emittern, wie Grün und Rot emittierenden Komponenten, die in das Wirts-Polymer eingemischt sind. Eine einzige emittierende Schicht, die zwei oder drei oder mehr emittierende Zentren umfasst, ermöglicht die Herstellung von emittierenden PLEDs und speziell weißes Licht emittierenden PLEDs durch Arbeiten in Lösung.
• Die HIL/HTL und/oder EIL/ETL Schichten liefern ein Mittel zum Ausgleich der Elektronen- und Loch-Ströme und erhöhen die Effizienz der Vorrichtungen. Wichtiger Weise erlaubt die Verwendung von in polaren Lösungsmitteln löslichen Materialien sowohl als HTL als auch als ETL und in weniger polaren Lösungsmitteln löslichen Materialien als emittierende Schicht die Herstellung von mehrschichtigen PLEDs, die Licht mit unterschiedlichen Farben innerhalb des sichtbaren Spektrums von Blau bis Rot, insbesondere Weiß, emittieren, durch Verarbeiten der verschiedenen Schichten aus Lösung. Die Strategie der vorliegenden Erfindung ermöglicht die verhältnismäßig einfache Herstellung von hellen und effizienten mehrschichtigen PLEDs, einschließlich weißes Licht emittierenden PLEDs, die charakterisiert sind durch einen hohen Farbwiedergabe-Index, geeignete Farbtemperatur und erwünschte CIE-Koordinaten. Darüber hinaus sind der Farbwiedergabe-Index, die Farbtemperatur und die CIE-Koordinaten dieser Elektro-Phosphoreszenz-PLEDs unempfindlich gegenüber Helligkeit, unempfindlich gegenüber angelegter Spannung und unempfindlich gegenüber Stromdichte. Ferner kann das in der Erfindung angegebene Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen PLEDs angewandt werden zur Entwicklung von großflächigen Displays, umfassend mehrschichtige Licht emittierende Dioden und anderer großflächiger mehrschichtiger opto-elektronischer Vorrichtungen, die hergestellt worden sind durch Drucktechnologien aus Lösung.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger PLEDs, insbesondere weißes Licht emittierender PLEDs zu liefern, die hohe Licht-Effizienz, hohe externe Quanten-Effizienz und eine Helligkeit zeigen, die angemessen ist für Anwendungen für Festkörper-Beleuchtungen und als Hintergrund-Licht für Flüssigkristall-Displays (LDS).
• Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mehrschichtige PLEDs mit hoher Wirksamkeit herzustellen unter Verwendung von in polaren Lösungsmitteln löslichen Polymeren und kleinen Molekülen als Loch-Injektions/Transport-Schicht und/oder als Elektronen-Injektions/Transport-Schicht:
  Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technologie zu liefern, die angewandt werden kann zur Entwicklung von mehrschichtigen Displays, umfassend Licht emittierende Dioden und andere mehrschichtige opto-elektronische Vorrichtungen, die durch Druck-Techniken aus Lösung hergestellt worden sind.
• Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mehrschichtige weiße PLEDs herzustellen, die weißes Licht mit hohem Farbwiedergabe-Index, geeigneter Farbtemperatur und erwünschten CIE-Koordinaten emittieren.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, in polaren Lösungsmitteln lösliche Polymere und kleine Moleküle als Loch-Injektions/Transport-Schichten und/oder als Elektronen-Injektions/Transport-Schichten in PLEDs zu verwenden.
• Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mehrschichtige weißes Licht emittierende PLEDs mit stabilem Farbwiedergabe-Index, stabiler Farbtemperatur und stabilen CIE-Koordinaten herzustellen, die alle unempfindlich gegenüber Helligkeit, angelegter Spannung und Stromdichte sind.
• Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mehrschichtige weißes Licht emittierende PLEDs herzustellen, die weiße Emissionen erzeugen mit CIE x, y-Chromatizitäts-Koordinaten nahe den CIE-Koordinaten für reines weißes Licht (0,333, 0,333).
• Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mehrschichtige weißes Licht emittierende PLEDs herzustellen, die weiße Emissionen erzeugen mit einer Farbtemperatur nahe dem 6400°K-Wert-Merkmal, das für durchschnittliches Tageslicht charakteristisch ist, oder nahe dem 4500°K-Wert, der für Sonnenlicht bei einem Sonnenstand von 20° charakteristisch ist.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mehrschichtige weißes Licht emittierende PLEDs herzustellen, die weiße Emissionen mit Farbwiedergabe-Indices von über 80 erzeugen.
• Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mehrschichtige weißes Licht emittierende PLEDs herzustellen, die weiße Emissionen mit Farbwiedergabe-Indices von über 90 erzeugen.
• Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung wird weiter in Bezug auf Zeichnungen beschrieben, bei denen:
• 1 die Molekular-Struktur von repräsentativen Materialien zeigt, die bei der Herstellung von Vorrichtungen nach der Erfindung verwendet worden sind, umfassend Poly(9,9-dioctylfluoren) (PFO); Poly(9,9-dioctylfluoren), das am Ende mit 5-Biphenyl-1,3,4-oxadiazol verkappt ist (PFO-ETM) (die Elektronen-Transport-Einheit); Poly(9,9-dioctylfluoren-co-fluorenon) mit 1% Fluorenon (PFO-F(1%)); Tris-(2,5-bis-2'-(9',9'-dihexylfluoren)pyridin)-iridium(III), Ir(HFP)₃; Poly(vinylcarbazol)sulfonsäure-lithium (PVK-SO₃Li) und 4-(5-(4-tert.-Butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-biphenyl-4'-yl-sulfonsäure-natrium (t-Bu-PBD-SO₃Na);
• 2 verschiedene repräsentative Vorrichtungs-Konfigurationen in schematischem Querschnitt zeigt;
• 3 die Energiegehalte des höchsten besetzten Molekular-Orbitals (HOMO) und des niedrigsten nicht-besetzten Molekular-Orbitals (LUMO) von PFO-ETM, PVK-SO₃Li, t-Bu-PBD-SO₃Na und die Austrittsarbeiten von PEDOT:PSS und Ba zeigt;
• 4 die HOMO und LUMO Energiegehalte von PFO-ETM, PFO-F(1%) und Ir(HFP)₃ zeigt;
• 5 die Elektrolumineszenz-Spektren der Vorrichtungen aus reinem PFO-ETM, PFO-F(1%) und Ir(HFP)₃, dotiert in PFO-ETM (Ir(HFP)₃; PFO-ETM = 1 Gew%) als emittierende Schichten zeigt;
• 6 die Elektrolumineszenz-Spektren zeigt, die von elektrophosphoriszierenden PLEDs vom Typ I bei unterschiedlichen angelegten Spannungen erhalten wurden;
• 7 die Elektrolumineszenz-Spektren zeigt, die von elektrophosphoriszierenden PLEDs vom Typ II bei unterschiedlichen angelegten Spannungen erhalten wurden;
• 8 das CIE (193 1) Chromatozitäts-Diagramm mit Koordinaten zeigt, die der Emission von Vorrichtungen vom Typ I (☐☐☐) und Vorrichtungen vom Typ II (OOO), die unter unterschiedlichen angelegten Spannungen vorgespannt sind. Es sind auch Punkte mit gleicher Energie (E) angegeben für rein weißes Licht (0,333, 0,333) (∎) und die Koordinaten entsprechend den Farbtemperaturen von 400°K (

  

  ), 5000°K (

  

  ) und 6500°K (•). Die punktierte Linie zeigt verschiedene Farbtemperaturen an; das punktierte Oval gibt den ungefähren Bereich an in dem das menschliche Auge die Farbe als weiß empfindet;
• 9 die Luminanz gegen die angelegte Spannung und die Stromdichte gegen die angelegte Spannung für Vorrichtungen vom Typ I zeigt;
• 10 die Luminanz gegen die angelegte Spannung und die Stromdichte gegen die angelegte Spannung für Vorrichtungen vom Typ II zeigt;
• 11 die äußere Licht-Effizienz von vorn betrachtet (LE_ext) gegen die Stromdichte, J (mA/cm²) zeigt für Vorrichtungen mit Poly(3,4-ethylen-dioxythiophen):Styrolsqulfonsäure PEDOT:PSS als die HIL/HTL und t-Bu-PBD-SO₃Na als die ETL bzw. für Vorrichtungen mit PVK-SO₃Li als die HTL und t-Bu-PBD-SO₃Na als die ETL, und die äußere Leistungs-Effizienz von vorn betrachtet (PE_ext, lm/W) gegen J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ I;
• 12 die äußere Licht-Effizienz von vorn betrachtet (LE_ext) gegen die Stromdichte, J (mA/cm²) zeigt für Vorrichtungen mit PEDOT:PSS als die HIL/HTL und t-Bu-PBD-SO₃Na als die EIL/ETL bzw. für Vorrichtungen mit PVK-SO₃Li als die HIL/HTL und t-Bu-PBD-SO₃Na als die EIL/ETL, und die äußere Leistungs-Effizienz von vorn betrachtet (PE_ext, lm/W) gegen J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ II;
• 13 die gesamte äußere Licht-Effizienz (LE_gesamt) und die gesamte äußere Leistungs-Effizienz (PE_gesamt, lm/W) gegen die Stromdichte, J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ I mit PEDOT:PSS als die HIL, PVK-SO₃ als die HTL und t-Bu-PBD-SO₃Na als die EIL/ETL zeigt, und
• 14 die gesamte äußere Licht-Effizienz (LE_gesamt) und die gesamte äußere Leistungs-Effizienz (PE_gesamt, lm/W) gegen die Stromdichte, J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ II mit PEDOT:PSS als die HIL, PVK-SO₃Li als die HTL und t-Bu-PBD-SO₃Na als die EIL/ETL zeigt.
• Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
• Nomenklatur und Abkürzungen
• In dieser Beschreibung der Erfindung wird auf eine Vielfalt von chemischen Verbindungen Bezug genommen. Einige dieser genannten Verbindungen sind in 1 gezeigt.
• Außerdem werden die folgenden Abkürzungen verwendet:

CIE

Commission Internationale de l'Eclairage

CT

Farbwiedergabe-Index

EIL/ETL

Elektronen-Injektions/Tansport-Schicht

ETM

Elektronen-Transport-Schicht

HIL/HTL

Loch-Injektions/Transport-Schicht

HIL

Loch-Injektions-Schicht

HTL

Loch-Transport-Schicht

HFP

9,9-Dihexylfluoren-pyridin

HOMO

höchstes besetztes Molekular-Orbital

ITO

Indium-zinn-oxid

Ir(HFP)₃

Tris-2,5-bis-2'(9',9'-dihexylfluoren)pyridin-iridium(III)

LCD

Flüssigkristall-Display

LUMO

niedrigstes unbesetztes Molekular-Orbital

MEH-PPV

Poly[2-methoxy-5-(2-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenvinylen

MBL-PPV

Poly[5-methoxy-2-(4-sulfobutoxy)-1,4-phenylen-vinylen

OLED

organische Licht emittierende Diode

PLED

polymere Licht emittierende Diode

PPV

Poly(phenylen-vinylen)

PFO

Poly(9,9-dioctylfluoren)

PFO-ETM

Poly(9,9-dioctylfluoren), am Ende verkappt mit einer Elektro-Transport-Einheit, z. B. Poly(9,9-dioctylfluoren), am Ende verkappt mit 5-Biphenyl-1,3,4-oxadiazol

PFO-F

Poly(9,9-dioctylfluoren)-fluorenon

t-Bu PBD-SO₃Na

4-(5-(4-tert-Butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)biphenyl-4'-yl-solfonsäue-natrium

PVK

Poly(vinylcarbazol)

PVK-SO₃Na

Poly(vinylcarbazol)-solfonsäue-natrium

PVK-SO₃Li

Poly(vinylcarbazol)-solfonsäure-lithium

PEDOT:PSS

Poly(3,4-ethylendioxythophen):Styrol-sulfonsäure

Poly(BTPD-Si-PFCB)

Poly(bis)tetraphenyldiamino)biphenyl-perfluor-cyclobutan

THF

Tetrahydrofuran

DMSO

Dimethylsulfoxid

DMF

Dimethylformamid

• Definitionen
• In dieser Beschreibung der Erfindung und in den Ansprüchen sind manchmal Lösungsmittel angegeben, die als „polar” oder „nicht-polar” bezeichnet werden, und es wird ein Material als „unterschiedlich löslich” oder „mit unterschiedlicher Löslichkeit” in „polaren” oder „nicht-polaren” Lösungsmitteln bezeichnet.
• Die Polarität von Lösungsmitteln wird hier definiert entsprechend den Angaben von Christian Reichart, Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, VCH Publishers 2. Aufl. 1988. Reichart gibt Werte für relative Polaritäten an, die von so hohen wie 1000 für Wasser bis zu so niedrigen wie 0,006 für Cyclohexan reichen. Unter Anwendung dieser relativen Polaritäts-Werte wird ein „polares Lösungsmittel” definiert als ein Lösungsmittel mit einer relativen Polarität von 0,400 bis 1000. Derartige Lösungsmittel umfassen z. B. Wasser, Glycerin, Ethylenglykol, Methanol, Diethylenglykol, Ethanol, die Propanole, Acetonitril, Dimethylsulfoxid (DMSO) und Dimethylformamid (DMF) und deren Gemische. Wasser, niedere Alkanole (C₁-C₃) und deren Gemische sind bevorzugte polare Lösungsmittel.
• Ein „nicht-polares” Lösungsmittel wird definiert als ein Lösungsmittel mit einer relativen Polarität von 0,006 bis etwa 0,300. Derartige Lösungsmittel umfassen z. B. Cyclohexan, Pentan, Hexan, Heptan, Tetrachlorkohlenstoff, Xylol, Toluol, Benzol, Diethylether, Methyl-tert.-butylether (MTBE), Dioxan, Tetrahydrofuran (THF), Ethylacetat, Glyme, Diglyme und Chloroform. C₆-C₈-Kohlenwasserstoffe und insbesondere Benzol und Toluol sind bevorzugte nicht-polare Lösungsmittel.
• Beim Arbeiten nach der Erfindung werden verschiedene Materialien als „unterschiedlich löslich” in einem „polaren” Lösungsmittel oder einem „nicht-polaren” Lösungsmittel bezeichnet. Dies bedeutet ganz allgemein, dass das Material in einer Gruppe von Lösungsmitteln besser löslich ist als in der anderen. Vorzugsweise bedeutet „unterschiedliche Löslichkeit”, dass ein Material in einer Gruppe mindestens 150% oder mehr, vorzugsweise mindestens 200% und insbesondere mindestens 300% so löslich ist wie in der anderen.
• Vorrichtungs-Konfigurationen
• Wie in 2 als „A” angegeben sind PLEDs nach dem Stand der Technik hergestellt aus einer halbleitenden Lumineszenz-Emitter-Schicht 115, die in Kontakt steht mit einer Elektronen-Injektions-Elektrode mit niedriger Austrittsarbeit 113 und einer Loch-Injektions-Elektrode mit hoher Austrittsarbeit 118. Wie unter „A” gezeigt, befinden sich PLEDs auf einem Substrat 119, das mechanische Festigkeit ergibt, und enthalten üblicherweise eine Passivierungs-Schicht 112, um die Elektrode auf der dem Träger abgewandten Seite mechanisch und chemisch zu schützen. Die Stellungen des Trägers 119 und der Passivierungs-Schicht 112, bezogen auf die Loch-Injektions-Elektrode 118 und die Elektronen-Injektions-Elektrode 113 sind in der Regel wie in 2 angegeben. Man könnte diese Stellungen, wenn erwünscht, umkehren und die Elektronen-Injektions-Elektrode auf dem Träger anordnen, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen. Ähnlich kann bei der Beschreibung der Erfindung und ihrer Vorteile manchmal der Bezug auf diesen „Träger 119” und die „äußere Schutzschicht 112” der Einfachheit halber weggelassen werden.
• Wie auch in 2 unter „B” gezeigt, gibt der Stand der Technik auch PLEDs an, die eine Doppelschicht-Anode umfassen aus einer organischen Loch-Injektions-Schicht 117, die sich zwischen der Loch-Injektions-Elektrode 118 und der Emissions-Schicht 115 befindet. Diese Loch-Injektions-Konfiguration mit Doppelschicht-Anode ist bekannt [D. Braun und A. Heeger, Appln. Phys. Lett., 119, 58, 1982].
• 2 zeigt als 10, 11 und 12 drei Konfigurationen für erfindungsgemäße Vorrichtungen, bei denen eine oder zwei zusätzliche „Transport”-Schichten 114 und 116 vorhanden sind. Wenn zwei „Transport”-Schichten vorhanden sind, befinden sie sich auf gegenüberliegenden Seiten der Emissions-Schicht 115 (s. 10). Wenn eine „Transport”-Schicht vorhanden ist, kann sie sich auf der Seite der Elektronen-Injektions-Schicht 114 als EIL/ETL 114 (s. 11) oder auf der Seite der Loch-Injektions-Schicht 117 als HTL 116 (s. 12) befinden. Die besten Ergebnisse wurden erhalten, wenn sowohl EIL/ETL als auch HTL vorhanden waren.
• Es sollte in Erinnerung behalten werden, dass die Loch-Injektions-Elektrode mit der Doppelschicht-Anode nach dem Stand der Technik B in 2 eine organische Loch-Injektions-Schicht 117 umfasst. Bei der Ausführungsform 13 ist die Loch-Injektions-Schicht kombiniert mit der Loch-Transport-Schicht als einzige organische HIL/HTL-Schicht 120.
• Diese einzelnen Schichten werden im Folgenden beschrieben.
• Emittierende Schicht (115)
• Die in 2 gezeigte emittierende Schicht 115 umfasst eine Mischung (Gemisch) aus einem oder mehren emittierenden Polymeren (oder Copolymeren) mit einem oder mehreren metallorganischen Emittern. Bevorzugte emittierende Polymere sind im Allgemeinen konjugiert. Bevorzugte Beispiele umfassen Vorrichtungen, die hergestellt sind aus PFO oder Poly(9,9-dioctylfluoren), das am Ende verkappt ist mit 5-Biphenyl-1,3,4-oxadiazol (PFO-ETM), im Gemisch mit Tris(2,5-bis-2'-(9',9'-dihexylfluoren)pyridin)iridium(III), (Ir(HFP)₃), und Vorrichtungen, die hergestellt sind aus Gemischen von PFO-ETM mit Poly(9,9-dioctylfluoren-cofluorenon) mit 1% Fluorenon (PFO-F(1%)) und Ir(HFP)₃. 1 zeigt die Molekül-Strukturen von PFO-ETM, (PFO-F(1%)) und Ir(HFP)₃. Die Synthese von PFO-ETM ist in der wissenschaftlichen Literatur angegeben [X. Gong, W. L. Ma, J. C. Ostrowski, K. Bechgaad, G. C. Bazan, D. Moses, A. J. Heeger, S. Xiao, Adv. Func. Mater., 2004, 14, 393]. Andere emittierende Polymere und insbesondere Blau emittierende Polymere, können ebenfalls bei der Durchführung der Erfindung angewandt werden. Die Synthese von Ir(HFP)₃ ist in der wissenschaftlichen Literatur angegeben [J. C. Ostrowski, M. R. Robinson, A. J. Heeger und G. C. Bazan, Chem. Commun. 2002, 7, 784]. Die Synthese von PFO-F(1%) ist ebenfalls angegeben [X. Gong, D. Moses und A. J. Heeger, Synth. Met. 2004, 141, 17]. Ir(HFP)₃ ist repräsentativ für die geeigneten metallorganischen Emitter, die Komplexe und Verbindungen sind mit Ir, Pr, Os, Ru oder Au o. ä. als Zentralatom.
• PLEDs mit hoher Wirksamkeit auf der Basis von PFO-ETM als Wirt und metallorganischen Emittern als Gast sind beschrieben [X. Gong, W. L. Ma; J. C. Ostrowski, K. Bechgaad, G. C. Bazan, D. Moses, A. J. Heeger, S. Xiao, Adv. Func. Mater., 2004, 14, 393; X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, M. S. Liu, A. K-Y. Jen, Adv. Mat., 2003, 15, 45; X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, J. Poly. Sci. Poly. Phys., 2003, 41, 2691].
• Die in diesen emittierenden Schichten verwendeten Polymer-Materialien zeigen üblicherweise unterschiedliche Löslichkeiten in nicht-polaren Lösungsmitteln, wie Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln.
• Die hier als bevorzug beschriebenen Materialien sind bevorzugt in Einrichtungen wo eine Emission von weißem Licht erwünscht ist. Die Polymere wie PFO-ETM sind selbst Blau emittierende Materialien. Die metallorganischen Emitter und die anderen Wirts-Polymere können Emissionen erzeugen, die zu einer weißen Gesamt-Emission führen.
• Elektronen-Injektions/Transport-Schicht (114)
• Die Elektronen-Injektions/Transport-Schicht (EIL/ETL), die typischerweise 20 bis 30 nm dick ist, wird aus Lösung auf die Oberseite der emittierenden Schicht 115 aufgegossen, wie in 2 gezeigt. Die Elektronen-Injektions/Transport-Schicht wird hergestellt aus einem halbleitenden organischen Polymer-Material mit einer verhältnismäßig hohen Elektronen-Affinität, d. h. mit einem niedrigsten nicht besetzten Molekular Orbital (LUMO) mit einer Energie nahe derjenigen des unteren Endes der π*-Bande des lumineszierenden Polymers in der emittierenden Schicht liegt, z. B. innerhalb von etwa 1 eV. Vorzugsweise wird die EIL/ETL hergestellt aus einem Material mit einem LUMO, das näher an dem LUMO der emittierenden Schicht liegt als die Austrittsarbeit der Elektronen-Injektions-Elektrode mit niedriger Austrittsarbeit. Beispiele umfassen t-Bu-PBD SO₃Na [T. J. Boyd, R. R. Schrock, Macromolecules, 1999, 32, 6608]. Diese Schicht wird aus einer Lösung auf der Basis eines polaren Lösungsmittels, wie einer Lösung in Wasser und/oder einem niederen Alkanol, gegossen.
• Loch-Transport-Schicht (116)
• Die Loch-Transport-Schicht, (HTL), die typischerweise 20 bis 30 nm dick ist, wird aus Lösung auf die Oberseite der Loch-Injektions-Schicht 117 gegossen. Wenn die Loch-Injektions-Elektrode eine Einzelschicht-Anode 118 ist, die keine Schicht 117 hat, wird die Schicht 116 direkt in die Elektrode 118 als HIL/HTL aufgebracht, wie im nächsten Absatz erläutert. Die Loch-Injektions/Transport-Schicht wird aus einem organischen halbleitenden Polymer-Material mit einem verhältnismäßig kleinen Ionisierungs-Potential hergestellt, d. h. mit einem höchsten besetzten (HOMO), das in der Energie nahe demjenigen des oberen Endes der π-Bande des lumineszierenden Polymers in der emittierenden Schicht liegt, z. B. innerhalb von etwa 1 eV. Vorzugsweise wird die HTL hergestellt aus einem Material mit einem HOMO, das näher an dem HOMO der emittierenden Schicht liegt als die Austrittsarbeit der Loch-Injektions-Elektrode. Beispiele umfassen PVK-SO₃Li [S. Wang, Z. Zeng, S. Yang, L. -T. Weng, P. C. L. Wong, K. Ho, Macromolecules, 2000, 33, 3232]. Diese Schicht wird aus einer Lösung auf der Basis eines polaren Lösungsmittels, wie einer Lösung in Wasser und/oder einem niederen Alkanol, gegossen.
• Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können eine Doppelschicht-Anode umfassen. Eine Schicht einer Doppelschicht-Anode wird allgemein als eine „Loch-Injektions-Schicht” oder „HIL” bezeichnet. Wenn eine solche Schicht vorhanden ist, dann wird diese Schicht 116 als „Loch-Transport-Schicht” oder „HTL” bezeichnet. Wenn keine getrennte Loch-Injektions-Schicht vorhanden ist, dann kann die Schicht 116 beide Funktionen erfüllen und kann als eine „Loch-Injektions/Transport-Schicht” oder „HIL/HTL” bezeichnet werden.
• Gegebenenfalls vorhandene Loch-Injektions-Schicht (117)
• Wenn eine Loch-Injektions-Schicht 117 vorhanden ist, um eine Doppelschicht-Anode zu bilden, ist sie typischerweise 20 bis 30 nm dick und aus Lösung auf die Elektrode 118 gegossen. Beispiele für Materialien, die in der Schicht 117 verwendet werden, umfassen halbleitende organische Polymere wie PEDOT:PSS, gegossen aus einer polaren (wässrigen) Lösung, oder der Vorläufer von Poly(BTPD-Si-PFCB) [S. Liu, X. Z. Jiang, H. Ma, M. S. Liu, A. K-Y. Jen, Macro, 2000, 33, 3514; X. Gong, D. Moses, A. J. Heeger, S. Liu und A. K-Y. Jen, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 183]. PEDOT:PSS ist bevorzugt. Andererseits können durch Verwendung von Poly(BTPD-Si-PFCB) als Loch-Injektions-Schicht viele Herstellungsprobleme, die bei PLEDs durch Verwendung von PEDOT:PSS, auftreten, wie das unerwünschte Anätzen von emittierenden Polymeren, unerwünschtes Anätzen von ITO-Elektroden und die Bildung von Mikro-Kurzschlüssen, vermieden werden [G. Greczynski, Th. Kugler und W. R. Salaneck, Thin Solid Films, 1999, 354, 129; M. P. de Jong, L. J. van Ijzendoorn, M. J. A. de Voigt, Appl. Phys. Lett 2000, 77, 2255].
• Es ist festzustellen, dass die Vorteile der Verwendung einer emittierenden Schicht aus Polymeren, die in nicht-polaren Lösungsmitteln unterschiedlich löslich sind, mit Transfer-Schichten aus Materialien, die in polaren Lösungsmitteln unterschiedlich löslich sind, auch erreicht werden, wenn die gegebenenfalls vorhandene Loch-Injektions-Schicht aus Materialien hergestellt ist, die in polaren Lösungsmitteln unterschiedlich löslich sind. Das bedeutet, dass bei der Ausführungsform 13 der 2, wo eine einzige Loch-Injektions/Transport-Schicht 120 angewandt wird, diese vorteilhafter Weise in einem polaren Lösungsmittel unterschiedlich löslich ist, um die erwünschten Bearbeitungs-Vorteile zu erzielen. Die Materialien in dieser Schicht 120 können im Wesentlichen die gleichen sein wie in den Schichten 117 und 116, soweit erwünscht.
• Elektrode mit hoher Austrittsarbeit (118)
• Die Loch-Injektions-Elektrode mit hoher Austrittsarbeit ist typischerweise ein transparentes Metall/Metalloxid- oder -sulfid-Material wie Indium/Zinnoxid (ITO) mit einem Widerstand von 20/square (100 Quadratfuß) oder weniger und einer Durchlässigkeit von 89% oder mehr bei 550 nm. Es stehen andere Materialien zur Verfügung, wie dünne, transparente Schichten von Gold oder Silber. Eine „hohe Austrittsarbeit” ist in diesem Zusammenhang im allgemeinen eine Austrittsarbeit von etwa 4,5 eV oder mehr. Diese Elektrode ist üblicherweise auf dem festen Träger 112 durch thermische Dampfbeschichtung, Elektronenstrahl-Verdampfung, RF oder Magnetron-Kathodenzerstäubung, chemische Abscheidung o. ä. aufgebracht. Diese gleichen Verfahren können auch angewandt werden, um die Elektrode mit niedriger Austrittsarbeit aufzubringen. Das grundsätzliche Erfordernis für die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit ist die Kombination einer geeigneten Austrittsarbeit, geringem Widerstand und hoher Transparenz.
• Elektrode mit niedriger Austrittsarbeit (113)
• Die Elektrode mit niedriger Austrittsarbeit 113 dient als Elektronen-Injektions-Kontakt. Sie besteht typischerweise aus einem Metall oder einer Legierung mit niedriger Austrittsarbeit, das sich auf der gegenüberliegenden Seite der aktiven emittierenden Polymer-Schicht 115 der Elektrode 118 befindet. Metalle mit niedriger Austrittsarbeit umfassen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Materialien mit einer Austrittsarbeit von etwa 4,3 eV oder weniger und sind bekannt und umfassen z. B. Ba, Ca, Mg, In und Tb. Sie sind häufig begleitet von einer Schicht eines stabilen Metalls wie Ag, Au, Al o. ä. Diese dient als Schutzschicht auf der Oberseite der reaktionsfähigen Materialien wie Ba, Ca, Tb. Andere leitende Materialien mit niedriger Austrittsarbeit (niedrigem Ionisierungs-Potential) können anstelle eines üblichen Metalls als Elektronen-Injektions-Kontakt verwendet werden. Die Dicke des Films der Elektronen-Injektions-Elektrode ist nicht kritisch und kann so eingestellt werden, um den erwünschten Oberflächenwiderstand zu erreichen (Oberflächenwiderstand oder Plattenwiderstand ist definiert als der Widerstand, dividiert durch die Dicke), und sie kann typischerweise im Bereich von einer Größenordnung von deutlich weniger als 100 Ǻ bis etwa 2000 Ǻ oder mehr variieren. Diese Materialien werden allgemein als dünne Filme abgeschieden, nach Verfahren wie bei der Beschreibung der Elektrode 118 angegeben.
• Träger (119)
• Die verschiedenen aktiven Schichten 113–118 und die Passivierungs-Schicht 112 sind üblicherweise auf einem festen Substrat 119 vorhanden. Dieses kann ein starres Material wie Kunststoff, Glas Silicon, Keramik o. ä. oder ein flexibles Material wie ein flexibler Kunststoff sein. Dieser Träger kann transparent sein (wie der in 2 gezeigte Träger), in welchem Falle das Licht durch ihn und durch die transparente Elektrode 118 hindurch emittiert werden kann. Wahlweise kann der Träger nicht-transparent sein, in welchem Falle die transparente Elektrode 118, durch die Licht emittiert wird, sich auf der Oberfläche der emittierenden Schicht auf der anderen Seite des Trägers befindet.
• Passivierungs-Schicht 112
• Die Passivierungs-Schicht (Schutzschicht) auf der Kathode ist üblicherweise aus einem stabilen Material hergestellt, das typischerweise thermisch im Vakuum auf der Oberseite der Metall-Kathode mit niedriger Austrittsarbeit aufgebracht worden ist. Geeignete Metalle für die Passivierungs-Schicht sind bekannt und umfassen z. B. Ag und Al u. ä. Die Dicke der Passivierungs-Schicht ist nicht kritisch und kann so eingestellt werden, um den erwünschten Oberflächenwiderstand zu erreichen (Oberflächenwiderstand oder Plattenwiderstand ist definiert als der Widerstand, dividiert durch die Dicke), und sie kann im Bereich von wenigen Hundert Ǻ bis mehr als 1000 Ǻ variieren.
• Herstellungs-Methoden
• Die erfindungsgemäßen PLEDs können hergestellt werden unter Anwendung von bekannten Techniken, wie Gießen aus Lösung, Siebdruck, Kontaktdruck, Verarbeiten von Vorläufer-Polymer, Verarbeiten aus der Schmelze u. ä., um die Schicht aus dem emittierenden Polymer-Gemisch 115, die Loch-Injektions-Schicht 117 und die eine oder die beiden Transport-Schichten 114 und 116 aufzubringen. Kathodenzerstäubung, Bedampfen u. ä. können angewandt werden, um die Elektroden-Materialien in den Schichten 113 und 118 und die Passivierungs-Materialien in Schicht 112 aufzubringen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung eine Methode, um effiziente Elektrophosphoreszenz-PLEDs durch Verarbeiten von Lösungen zu erhalten. Die PLED wird aufgebaut aus aufeinanderfolgenden Schichten wie oben beschrieben. Bei der typischsten Ausführungsform wird die erste der organischen Schichten, die Loch-Injektions-Schicht 117 der Doppelschicht-Elektrode auf einer transparenten Metall/Metalloxid-Elektrode 118 abgeschieden, die selbst auf dem Substrat 119 vorliegt. Die Schicht 117 wird auf die Elektrode als Lösung aufgegossen oder gedruckt. Das Lösungsmittel wird durch Abdampfen entfernt und die nächste Schicht in der Reihenfolge, die Loch-Transport-Schicht 116 wird auf die vorher aufgebrachte Schicht 117 wieder als Lösung aufgebracht und das Lösungsmittel erneut abgedampft. Anschließend wird die emittierende Schicht 115 aus Lösung aufgegossen. Diese Lösung enthält die lumineszierenden Polymere und die metallorganischen Emitter, die die emittierende Schicht bilden. Das Lösungsmittel wird entfernt und die nächste Schicht, die Elektronen-Transport-Schicht 114 wird als Lösung aufgebracht, die getrocknet und durch Vakuum-Abscheidung mit der Elektronen-Injektions-Elektrode 113 und anschließend der Passivierungs-Schicht 112 überdeckt wird. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die Schichten, die die emittierenden Schichten einbinden, in einem stärker polaren Lösungsmittel, wie Wasser, oder einer verhältnismäßig polaren organischen Flüssigkeit, wie einem Alkanol mit 1–3 Kohlenstoffatomen, d. h. Methanol, Ethanol, Propanol oder Isopropanol, oder einem Gemisch aus Wasser und einem solchen Alkanol unterschiedlich löslich sind, und wenn die Lösung der lumineszierenden Polymere im Gemisch mit metallorganischen Emittern, aus der die Schicht 115 gebildet wird, in einem geeigneten verhältnismäßig nicht-polaren Lösungsmittel, wie einem verhältnismäßig nicht-polaren organischen Lösungsmittel, insbesondere einem verhältnismäßig nicht-polaren Kohlenwasserstoff o. ä., gebildet worden ist. Das verhindert, dass diese aufeinander folgenden Schichten einander zerstören, anätzen und lösen.
• Durch Verarbeiten der emittierenden Schicht und der einen oder beiden Transport-Schichten aus Lösungen, und insbesondere Lösungen in einem weniger polaren Lösungsmittel für die emittierende Schicht und in stärker polaren Lösungsmitteln für die Transport-Schichten, kann das emittierte Licht durch Variation der Konzentrationen abgestimmt werden. So kann durch Herstellung aus Lösung effizientes weißes Licht mit stabilen CIE-Koordinaten, hohen CRI-Werten und stabiler Farbtemperatur von Elektrophosphoreszenz-PLEDs erhalten Werden.
• So liefert die Erfindung weiße Elektrophosphoreszenz-PLEDs, die eine hohe Helligkeit, stabile CIE-koordinaten, die nahe den CIE-Koordinaten (0,333, 0,333) von rein-weißem Licht liegen, hohe CRI-Werte und stabile Farbtemperatur aufweisen. Und wichtiger: Die hier beschriebenen weißen Elektrophosphoreszenz-PLEDs haben CIE-Koordinaten, CIU-Werte und Farbtemperaturen, die gegenüber Helligkeit, angelegten Spannungen und angelegter Stromdichte unempfindlich sind.
• Hohe Helligkeit, stabile CIE-Koordinaten, die nahe denjenigen von rein-weißem Licht (0,333, 0,333) liegen, hohe CRI-Werte und stabile Farbtemperatur sind kritische Parameter für Lichtquellen, die geeignet sind für Festkörper-Beleuchtungs-Anwendungen [D. B. Judd und G. Wyszelki, Color in Buisiness, Science and Industry, 3. Aufl. (John Wiley & Sons) 1975, S. 91–388; G. Wyszelki und W. S. Stiles Color Science 2. Aufl. (Wiley, New York) 1982, S. 117–2321]. So können durch Herstellung aller aktiven Schichten aus Lösungen hohe Helligkeit, stabile CIE-Koordinaten nahe (0,333, 0,333), hohe CRI-Werte und stabile Farbtemperatur von mehrschichtigen Weiß emittierenden PLEDs erhalten werden. Daher beschreibt diese Erfindung ein Verfahren, um mehrschichtige Weiß emittierende PLEDs mit hoher Wirksamkeit herzustellen; ein Verfahren, das geeignet ist, für Festkörper-Beleuchtungs-Anwendungen.
• Mechanismus zur Erzeugung von weißem Licht
• Der Mechanismus, um weißes Licht von PLEDs vom Typ I nach der Erfindung zu erhalten, kann unter Bezug auf die repräsentative emittierende Schicht aus einem Ir(HFP)₃:PFO-ETM-Gemisch beschrieben werden. In diesem Falle umfasst der Mechanismus das Einfangen von Löchern auf dem Ir(HFP)₃ und das anschließende Einfangen von Elektronen auf dem Ir(HFP)₃ ⁺-Kation [X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan und A. J. Heeger, Appl. Phys. Lett., 2002, 81, 3711]. In diesen repräsentativen Weiß emittierenden PLEDs rekombiniert ein Teil der injizierten Löcher (von ITO/PEDOT:PSS oder Poly(BTPD-Si-PFCB) und Elektronen (von dem Ca/Ag oder Ba/Ag) auf der PFO-ETM-Hauptkette unter Erzeugung von blauem und/oder grünen Licht [X. Gong, P. Iyer, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, Adv. Func. Mater., 2003, 13, 325]. Ein anderer Teil der injizierten Löcher und Elektronen wird von Ir(HFP)₃ eingefangen mit anschließender Emission von rotem Licht von dem Triplett von Ir(HFP)₃ [X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, M. S. Liu, A. K-Y. Jen, Adv. Mat., 2003, 15, 45; X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, J. Poly. Sci. Poly. Phys., 2003, 41, 2691; X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan und A. J. Heeger, Appl. Phys. Lett, 2002, 81, 3711].
• Bei den PLEDs vom Typ II, wie solchen, die hergestellt worden sind aus Gemischen von Ir(HFP)₃:PFO-F(1%):PFO-ETM, rekombinieren injizierte Löcher und Elektronen nach zwei Prozessen; direkte Rekombination auf der Hauptkette (PFO-ETM) unter Erzeugung einer blauen und/oder grünen Emission, parallel zu dem Einfangen von Elektronen und Löchern auf den Fluorenon-Einheiten und auf dem Ir(HFP)₃, gefolgt von direkter Rekombination mit grünem Licht von PFO-F(1%) [X. Gong, D. Moses und A. J. Heeger, Synth. Met. 2004, 141, 17] und rotem Licht von dem Triplett des angeregten Zustands von Ir(HFP)₃ [X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, M. S. Liu, A. K-Y. Jen, Adv. Mat., 2003, 15, 45; X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, J. Poly. Sci. Poly. Phys., 2003, 41, 2691; X. Gong, J. C. Ostrowski, M. R. Robinson, D. Moses, G. C. Bazan und A. J. Heeger, Adv. Mat., 2002, 14, 581; X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan und A. J. Heeger, Appl. Phys. Lett, 2002, 81, 3711].
• Näherung an ausgeglichene Ladungs-Injektion und -Transport in weißen PLEDs
• Die durch Zusatz der Loch-Transport-Schicht und der Elektronen-Transport-Schicht erreichten Verbesserungen können unter Bezug auf 3 und 4 erläutert werden. 3 zeigt die Energiegehalte am oberen Ende der π-Bande (höchstes besetztes Molekular-Orbital, HOMO) und dem unteren Ende der π*-Bande (niedrigstes unbesetztes Molekular-Orbital, LOMO) von Poly(9,9-dioctylfluoren) endverkappt mit 5-Biphenyl-1,3,4-oxadiazol(PFO-ETM), Poly(vinylcarbazol)sulfonsäure-lithium (PVK-SO₃Li) und 4-(5-(4-tert.-Butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-biphenyl-4'-yl-sulfonsäurenatrium (t-Bu-PBD-SO₃Na) und die Austrittsarbeiten von Barium (Ba) und Poly(3,4-ethylen-dioxythiophen):Poly(styrol-sulfonsäure) (PEDOT:PSS). 4 zeigt die entsprechenden Energiegehalte von PFO-ETM, Tris(2,5-bis-2'-(9',9'-dihexylfluoren)pyridin)iridium(III), Ir(HFP)₃ und Fluorenon.
• Der HOMO-Energiegehalt von PVK-SO₃Li bei –5,75 eV stimmt gut überein mit dem Energiegehalt von PFO-ETM bei –5,80 eV, was einen nahezu ohmschen Kontakt für die Loch-Injektion von (PVK-SO₃Li) nach PFO-ETM impliziert. Das LUMO von t-Bu-PBD-SO₃Na bei –2,60 eV ist –0,10 eV höher als die Austrittsarbeit von Barium bei –2,70 eV. Diese kleine Barriere für die Elektronen-Injektion wird jedoch durch die Bildung einer Dipol-Zwischenschicht an der Ba/t-Bu-PBD-SO₃Na-Grenzfläche verringert [X. Gong, P. Iyer, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, Adv. Func. Mater., 2003, 13, 325; A. Rajagopal, C. I. Wu, A. Kahn, J. Appl. Phys. 1998, 83, 2649; S. T. Lee, X. Y. Hou, M. G. Mason, C. W. Tang, Appl. Phys. Lett., 1998, 72, 1593]. Daher führt die Verwendung von PVK-SO₃Li als Loch-Injektions/Transport-Schicht von der Anode zu der emittierenden Polymer-Schicht und t-Bu-PBD-SO₃Na als Elektronen-Injektions/Transport-Schicht von der Kathode zu der emittierenden Polymer-Schicht zu weißes Licht emittierenden PLEDs mit verbessertem Transport und hoher Wirksamkeit (s. die Ergebnisse der 9–14, die dies zeigen).
• Außerdem blockieren HTL und ETL den Transport von Elektronen bzw. Löcher an der Grenzfläche zwischen der halbleitenden emittierenden Polymer-Schicht und der HTL und/oder ETL, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer direkten Rekombination innerhalb der emittierenden Schicht erhöht wird. Als Ergebnis werden höhere Werte der Beleuchtungs-Effizienz, der Leistungs-Effizienz und der Luminanz erreicht (s. 11 und 12).
• Festkörper-Beleuchtung
• Für Festkörper-Beleuchtungs-Anwendungen sollte man das durch die Oberfläche und Kanten des Glas/ITO-Substrats emittierte Licht mit einbeziehen, wenn man die Gesamt-Effiizienz berechnet [H. A. E. Keitz, „Light Calculations and Measurements” 2. Aufl. Macmillan and Co. Ltd. 1971; A. D. Ryer, ”Light Measurement Handbook” International Light Inc., 1998]. Unter Annahme typischer Werte für die Brechungs-Indices des Glases (n = 1,5), ITO (n = 1,8–2,0) und Polymer (n = 1,6–1,8), ist der kritische Winkel, Θ, zwischen der Richtung des emittierten Lichtes in der Polymer-Schicht und der Substrat-Oberfläche ist normalerweise ~36° an der Grenzfläche Luft/Polymer und ~62° an der Grenzfläche Glas/Polymer [B. W. D'Andrade, R. J. Holmes und S. R. Forrest, Adv. Mater, 2004, 16, 624; M. H. Lu, J. C. Sturm, J. Appl. Phys., 2002, 91, 595; J. Kido, Y. Lizurni, Appl. Phys. Lett., 1998, 73, 2721; N. C. Greenham, R. H. Friend und D. D. C. Bradley, Adv. Mater., 1994, 6, 491]. Licht, das in einem größeren Winkel als dem kritische Winkel auf die Grenzfläche auftrifft, wird intern innerhalb des Glas/ITO vollständig reflektiert und dann innerhalb der Vorrichtung festgehalten (waveguided). Obwohl ein Teil des festgehaltenen Lichtes durch Streuung entweicht, wird der Rest entweder teilweise in der Vorrichtung absorbiert oder an den Kanten des Glas/ITO-Substrats ausgekuppelt. Theoretisch beträgt die in Vorwärts-Richtung emittierte Lichtfraktion 1/(2n2) der Gesamtmenge, wobei n der Brechungsindex der Emitter-Schicht ist [N. C. Greenham, R. H. Friend und D. D. C. Bradley, Adv. Mater., 1994, 6, 491]. Ein detaillierteres optisches Modell sagt (3/4n²) als Fraktion des in Vorwärts-Richtung emittierten Lichtes voraus [J. S. Kim, P. H. Ho, N. C. Greenham und R. H. Friend, J. Appl. Phys., 200, 88, 1073]. Durch eine Reihe von Versuchen unter Anwendung einer integrierenden Kugel zeigten Cao et. al., dass der gemessene Reduktionsfaktor etwa ein Faktor von 2–2,2 weniger als der theoretische Wert (2n²) ≈ 6 (unter der Annahme von n = 1,7 für die Emitter-Schicht) ist; d. h. näher an 4n²/3 ≈ 3,85 liegt [Y. Cao, I. D. Parker, G. Yu, C. Zhang und A. J. Heeger, Nature 1999, 397, 441]. Forrest und Kollegen erhielten ähnliche Ergebnisse; in der Näherung einer kleinen Vorrichtung fanden sie, dass die Gesamt-LE, um den Faktor 1,7 2,4 größer ist als in der von vorn betrachteten Richtung beobachtet [B. W. D'Andrade, S. R. Forrest, Adv. Mater, 2004, 16, 1585; B. W. D'Andrade, R. J. Holmes und S. R. Forrest. Adv. Mater, 2004, 16, 624].
• Beispiele
• Beispiel 1
• Synthese von PVK-SO₃Li: Die Sulfonierung von PVK wurde durchgeführt nach einem Verfahren, wie es in der Literatur beschrieben ist [S. Wang, Z. Zeng, S. Yang, L. -T. Weng, P. C. L. Wong, K. Ho, Macromolecules 2000, 33, 3232]. Der Sulfonierungsgrad von PVK betrug etwa 28%. Das sulfonierte PVK wurde in einer minimalen Menge heißem Ethanol gelöst und die erhaltene Lösung wurde auf Raumtemperatur gekühlt. Zu dieser Lösung wurde ein Überschuss einer EtOLi-Lösung in Ethanol zugegeben und es bildete sich ein weißer Niederschlag. Der Niederschlag wurde abfiltriert, mit gekühltem Ethanol gewaschen und im Vakuumgetrocknet, um das Lithium-Salz PVK-SO₃Li zu erhalten.
• Beispiel 2
• Synthese von t-Bu-PBD-SO₃Na:t-Bu-PBD-SO₃H wurde durchgeführt nach einem Verfahren, wie es in der Literatur beschrieben ist [T. J. Boyd, R. R. Schrock, Macromolecules, 1999, 32, 6608]. Eine konzentrierte Lösung von t-Bu-PBD-SO₃H in Wasser/THF (6:1 Vol.) wurde zu einer Salzlösung gegeben, um einen weißen Niederschlag zu erhalten. Der Niederschlag wurde in Ethanol extrahiert und das Ethanol wurde entfernt, um das erwünschte Na-Salz t-Bu-PBD-SO₃Na zu erhalten.
• Beispiel 3
• Es wurden drei Ausgangslösungen PFO-ETM, PFO-F(1%) und Ir(HFP)₃ hergestellt durch Lösen von 50 mg PFO-ETM, 20 mg PFO-F(1%) bzw. 5 mg Ir(HFP)₃ in 1 ml Toluol. Die erhaltene 0,5 gew.%ige Ir(HFP)₃-Lösung wurde auf 0,05 Gew.% Ir(HFP)₃ verdünnt. Die Gemische wurden über Nacht bei 65°C gerührt und dann auf Raumtemperatur gekühlt.
• Dieses Beispiel zeigt, dass die bei der Durchführung der Erfindung verwendeten emittierenden Materialien in üblichen nicht-polaren organischen Lösungsmitteln löslich sind.
• Beispiel 4
• Herstellung einer Lösung vom Typ I: 2,4 μl einer Lösung von 0,05 Gew.% Ir(HFP)₃ in Toluol und 400 μl einer Lösung von 5 Gew.% PFO-ETM in Toluol wurden zu 197,6 μl reinem Toluol gegeben.
• Herstellung einer Lösung vom Typ II: 19,2 μl einer Lösung von 0,05 Gew.% Ir(HFP)₃ in Toluol und 400 μl einer Lösung von Gew.% PFO-ETM in Toluol wurden zu 180,8 μl reinem Toluol gegeben.
• Dieses Beispiel zeigt, dass Lösungen der emittierenden Materialien in nicht-polaren organischen Lösungsmitteln in gewünschten Konzentrationen hergestellt werden können durch Vermischen von konjugierten Polymeren mit metallorganischen Emittern
• Beispiel 5
• Es wurde eine Lösung von 0,5 Gew.% PVK-SO₃Li in Ethanol hergestellt.
• Es wurde eine Lösung von 0,5 Gew.% t-Bu-PBD-SO₃Na in Ethanol hergestellt.
• Dieses Beispiel zeigt, dass die Lösungen von PVK-SO₃Li und t-Bu-PBD-SO₃Na in gewünschten Konzentrationen in polaren Lösungsmitteln hergestellt werden können.
• Beispiel 6
• Eine PVK-SO₃Li-Lösung, die entsprechend Beispiel 5 hergestellt worden war, wurde unter Stickstoff-Atmosphäre durch Schleuderguss mit 5000 UpM auf eine vorher hergestellte Loch-Injektions-Schicht aus PEDOT:PSS aufgebracht und anschließend bei etwa 85°C in einem Vakuumofen 24 h erhitzt, um eine Loch-Transport-Schicht 116 auf der Oberseite einer Loch-Transport-Schicht 117 zu erzeugen. Wahlweise können Loch-Transport-Schichten 116 als solche verwendet werden, z. B. Poly(BTPD-Si-PFCB).
• Beispiel 7
• Nach Beispiel 4 hergestellt Lösungen vom Typ I und Typ II wurden unter Stickstoff-Atmosphäre durch Schleuderguss mit 2000 UpM auf entsprechend Beispiel 6 hergestellte PVK-SO₃Li-Schichten 116 aufgebracht und anschließend bei etwa 65°C unter Stickstoff-Atmosphäre 20 min erhitzt, um eine Variante der Emissions-Schichten 115 auf den Loch-Transport-Schichten 116 zu erzeugen.
• Beispiel 8
• Eine nach Beispiel 5 hergestellte t-Bu-PBD-SO₃Na-Lösung wurde unter Stickstoff-Atmosphäre durch Schleuderguss mit 5000 UpM auf die Emissions-Schicht 115 aufgebracht und anschließend bei etwa 95°C in einem Vakuum-Ofen 24 h erhitzt, um eine repräsentative Elektronen-Transport-Schicht 114 auf der Emissions-Schicht 115 zu erzeugen.
• Beispiel 9
• Eine Ba-Elektrode 113 (zur Elektronen-Injektion) wurde mit einer Dicke von etwa 100 Å auf der t-Bu-PBD-SO₃Na-Schicht 114 hergestellt und dann wurde eine Schutzschicht A1 mit einer Dicke von etwa 2000 Å durch Aufdampfen bei 10^–6 Torr über der Schicht 112 aufgebracht [X. Gong, J. C. Ostrowski, R. Robinson, D. Moses, G. C. Bazan und A. J. Heeger, Adv. Mat., 2002, 14, 581; X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, M. S. Liu, A. K-Y. Jen, Adv. Mat., 2003, 15, 45].
• Ca oder andere Metalle mit niedriger Austrittsarbeit (und ihre Legierungen) können für die Elektronen-Injektions-Schicht 113 verwendet werden.
• Die Oberschicht 112 kann unter Verwendung irgendeines inerten Metalls, z. B. Silber oder Gold hergestellt werden.
• Die Beispiele 6–9 zeigen zusammen, dass die Mehschicht-PLEDs durch Verarbeiten der organischen Schichten in Lösung hergestellt werden können.
• Beispiel 10
• 5 zeigt die Elektroluminiszenz-Spektren, die von Vorrichtungen erhalten wurden, die hergestellt worden waren aus reinem PFO-ETM, PFO-F(1%) und Ir(HFP)₃, das zu PFO-ETM dotiert worden war (in einer Konzentration von Ir(HFP)₃:/PFO-ETM = 1 Gew.%). Die stark grüne Emission von „blau emittierenden” PFO-ETM beruht auf Fluoreszenz-Defekten, die während der Herstellung/Anwendung der Vorrichtung aufgetreten sind [X. Gong, P. Iyer, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, Adv. Func. Mater., 2003, 13, 325]. Die breite grüne Emission von PFO-F(1%) stammt von dem Transfer der Anregungs-Energie des Copolymers aus der PFO-ETM-Einheit nach der Fluorenen-Einheit [X. Gong, D. Moses und A. J. Heeger, Synth. Met. 2004, 141, 17]. Die rote Emission mit einem Maximum bei 600 nm und einer Schulter bei 620 ist die Ir(HFP)₃ Triplett Emission [X. Gong, J. C. Ostrowski, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, M. S. Liu, A. K-Y. Jen, Adv. Mat., 2003, 15, 45; J. C. Ostrowski, M. R. Robinson, A. J. Heeger und G. C. Bazan, Chem. Commun. 2002, 7, 784].
• Beispiel 11
• 6 zeigt die Elektroluminiszenz-Spektren, die von Vorrichtungen vom Typ bei verschiedenen angelegten Spannungen erhalten wurden. Weißes Licht wurde von zwei Komponenten, PFO/ETM und Ir(HFP)₃, erzeugt; sowohl blaues als auch grünes von PFO-ETM [X. Gong, P. Iyer, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, Adv. Func. Mater., 2003, 13, 325] und rotes von Ir(HFP)₃.
• Beispiel 12
• 7 zeigt die Elektroluminiszenz-Spektren, die von Vorrichtungen vom Typ II bei verschiedenen angelegten Spannungen erhalten wurden. Bei diesem weißes Licht emittierenden PLED wurde PFO-F(1%) zu den PFO-ETM:Ir(HFP)₃Gemischen zugegeben um die Farbverteilung fein abzustimmen. Daher wurde weißes Licht von Vorrichtungen vom Typ II von drei Komponenten, PFO-ETM, PFO-F(1%) und Ir(HFP)₃, erzeugt; blaues und grünes von PFO/ETM [X. Gong, P. Iyer, D. Moses, G. C. Bazan, A. J. Heeger, Adv. Func. Mater., 2003, 13, 325] und rotes von Ir(HFP)₃, grünes von PFO-F(1%) [X. Gong, D. Moses und A. J. Heeger, Synth. Met. 2004, 141, 17] und rotes von Ir(HFP)₃.
• Beispiel 13
• Die CIE-Koordinaten, CT und CRI wurden quantitativ bestimmt aus den in Beispiel 12 erhaltenen Elektroluminiszenz-Spektren [G. Wyszelki und W. S. Stiles, Color Science 2. Aufl. (Wiley, New York) 1982: D. B. Judd und G. Wyszelki, Color in Buisiness, Science and Industry, 3. Aufl. (John Wiley & Sons) 1975].
• Beispiel 14
• 8 zeigt das 1931 CIE-Chromatizitäts-Diagramm, mit Koordinaten, die der Emission von Elektrophosphoreszenz-PLEDs entsprechen: Datenpunkte sind sowohl für Vorrichtungen vom Typ I (offene Quadrate) als auch Vorrichtungen vom Typ II (offene Kreise), vorgespannt bei verschiedenen angelegten Spannungen, angegeben. Für Vorrichtungen vom Typ I verschieben sich die CIE-Koordinaten von (0,328, 0,334) bei J = 0,10 mA/cm² nach (0,296, 0,290) bei J = 33 mA/cm²; für Vorrichtungen vom Typ II verschieben sich die CIE-Koordinaten von (0,380, 0,400) bei J = 0,2 mA/cm² nach (0,346, 0,368) bei J = 115 mA/cm². Alle liegen sehr nahe bei den CIE-Koordinaten für rein weißes Licht (0,333, 0,333). Die Stabilität der CIE-Koordinaten als Funktion der angelegten Spannung ist wesentlich besser als früher für weiße PLEDs/OLEDs angegeben [J. Kido, H. Shionoya, K. Nagai, Appl. Phys. Lett., 1995, 67, 2281; Y. Hamada, T. Sano, H. Fujii, Y. Nishio, Jpn. J. Appl. Phys. 1996, 35, L1339; M. Strukelj, R. H. Jordan, A. Dodabalapur, A., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1213; B. W. D'Andrade, R. J. Holmes und S. R. Forrest. Adv. Mater, 2004, 16, 624; Kido, H. Hongawa, K. Okuyama und K. Nagai, Appl. Phys. Lett., 1994, 64, 815, Y. Z. Wang, R. G. Sun, F. Meghdadi, G. Leising, A. J. Epstein, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3613].
• Beispiel 15
• Vorrichtungen vom Typ I haben CT~6400°K (s. 8), sehr nahe an der CT von mittlerem Tageslicht (6500°K), [R. W. G. Hunt Measuring Color. 2. Aufl. Ellis Horwood, 1991] und CRI = 92. Vorrichtungen vom Typ II haben CT-4500°K (s. 4), sehr nahe an dem CT von Sonnenlicht bei einem Sonnenstand von 20°(4700°K), [R. W. G. Hunt Measuring Color. 2. Aufl. Ellis Horwood, 1991] und CRI = 86 (alle Werte sind unempfindlich gegenüber J). Die in den Vorrichtungen vom Typ I und Typ II angewandten speziellen Konzentrationen wurden nur als Beispiele gewählt; die CIE-Koordinaten können kontinuierlich verändert werden durch Veränderung der Zusammensetzung der Gemische. In 8 zeigt die punktierte Linie unterschiedliche Farbtemperaturen an; das punktierte Oval zeigt den ungefähren Bereich an, in dem das menschliche Auge die Farbe als weiß empfindet.
• Beispiel 16
• 9 zeigt die Charakteristika der Luminanz (L) gegen die Spannung (V) und die Stromdichte (J) gegen die Spannung (V) für Vorrichtungen vom Typ I. Alle Vorrichtungen springen bei etwa 6 V an, was ~1 V höher liegt als die Vorrichtungen ohne PVK-SO₃Li auf Grund der höheren Filmdicke. Vorrichtungen vom Typ I haben L_max ≈ 2,4 10⁴ cd/m² bei 25 V.
• Beispiel 17
• 10 zeigt die Charakteristika der Luminanz (L) gegen die Spannung (V) und die Stromdichte (J) gegen die Spannung (V) für Vorrichtungen vom Typ II. Alle Vorrichtungen springen bei etwa 6 V an, was ~1 V höher liegt als die Vorrichtungen ohne PVK-SO₃Li auf Grund der höheren Filmdicke. Vorrichtungen vom Typ II haben L_max ≈ 2,4 10⁴ cd/m² bei 25 V.
• Beispiel 18
• 11 zeigt die nach vorn gerichtete externe Licht-Effizienz (LE_ext) gegen die Stromdichte J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ I mit PEDOT:PSS als HIL/HTL, t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL und PVK-SO₃Li als HTL bzw. t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL, und die nach vorn gerichtete externe Leistungs-Effizienz (PE_ext, lm/W) gegen J (mA/cm²).
• Für Anwendungen als Display wurde ein Lambertsches Intensitäts-Profil angenommen; die in 11 gezeigten nach vorn gerichteten Effizienzen LE_ext und PE_ext wurden gemessen mit den folgenden Ergebnissen [K. Müllen, Hrsg. Electroluminiscence from Synthesis to Devices Wiley-VCH, 2005 (im Druck)]. Vorrichtungen vom Typ I haben LE_ext = 10,4 cd/A, L = 2391 cd/m² und PE_ext = 3 lm/W bei J = 23 mA/cm² (V = 11 V); selbst bei J = 200 mA/cm² haben die Vorrichtungen vom Typ I L = 19500 cd/m², LE_ext = 9,5 cd/A, und PE_ext = 2 lm/W. Die LE_ext und PE_ext bei 200 mA/cm² sind deutlich höher als alle früher für weiße OLEDs und PLEDs angegebenen [J. Kido, H. Shionoya, K. Nagai, Appl. Phys. Lett., 1995, 67, 2281; C. Zhang, A. J. Heeger, J. Appl. Phys., 1998, 84, 1579; Z. Shen, P. E. Burrows, V. Bulvic, S. R. Forrest, M. E. Thompson, Science, 1997, 276, 2009; Y. Hamada, T. Sano, H. Fujii, Y. Nishio, Jpn. J. Appl. Phys. 1996, 35, L1339; Y. Z. Wang, R. G. Sun, F. Meghdadi, G. Leising, A. J. Epstein, Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 3613; M. Strukelj, R. H. Jordan, A. Dodabalapur, A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1213; B. W. D'Andrade, R. J. Holmes und S. R. Forrest. Adv. Mater, 2004, 16, 624].
• Wie in 11 gezeigt, ist die LE_ext von weißen PLEDs mit t-Bu-PBD-SO₃Na höher als ohne t-Bu-PBD-SO₃Na. Ähnlich ist die LE_ext von weißen PLEDs mit sowohl PVK-SO₃Na als HTL als auch t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL höher als bei nur t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL. Daher zeigen diese Ergebnisse, dass weiße PLEDs, die HTL und ETL enthalten, die die Energiebarrieren für Loch- und Elektronen-Injektion verringern, die höchsten LE_ext und PE_ext aufweisen und folglich das höchste L bei gegebenen J.
• Beispiel 19
• 12 zeigt die nach vorn gerichtete externe Licht-Effizienz (LE_ext) gegen die Stromdichte J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ II mit PEDOT:PSS als HIL/HTL, t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL und PVK-SO₃Li als HTL bzw. t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL, und die nach vorn gerichtete externe Leistungs-Effizienz (PE_ext, lm/W) gegen J (mA/cm²).
• Die Messung nach Beispiel 18 wurde wiederholt: LE_ext =7,2 cd/A, L = 882 cd/m² und PE_ext = 1,5 lm/W bei J = 12 mA/cm² (V = 15 V); selbst bei J = 200 mA/cm² haben Vorrichtungen vom Typ II L = 9600 cd/m², LE_ext = 4,8 cd/A, und PE_ext = 0,65 lm/W. Wieder sind die LE_ext und PE_ext bei 200 mA/cm² deutlich höher als alle früher für weiße OLEDs und PLEDs angegebenen.
• Darüber hinaus ist, wie in 12 gezeigt, LE_ext von weißen PLEDs vom Typ II mit t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL höher als ohne t-Bu-PBD-SO₃Na. Ähnlich ist LE_ext von weißen PLEDs mit sowohl PVK-SO₃Na als HTL als auch t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL höher als bei nur t-Bu-PBD-SO₃Na als ETL.
• Beispiel 20
• Für Anwendungen für Festkörper-Beleuchtungen wurde ein Lambertsches Intensitäts-Profil angenommen; die gesamte externe Licht-Effizienz (LE_gesamt) und Leistungs-Effizienz (PE_gesamt) wurden gemessen mit den in 13 und 14 gezeigten Ergebnissen [N. C. Greenham, R. H. Friend und D. D. C. Bradley, Adv. Mater., 1994, 6, 491–494; J. S., Kim, P. H. Ho, N. C. Greenham und R. H. Friend, J. Appl. Phys., 200, 88, 1073; Y. Cao, I. D. Parker, G. Yu, C. Zhang und A. J. Heeger, Nature 1999, 397, 414; Commission Internationale de l'Eclairage: Measurement of LEDs, CIE-Veröffentlichung 127; B. W. D'Andrade, S. R. Forrest, Adv. Mater, 2004, 16, 1585; B. W. D'Andrade, R. J. Holmes und S. R. Forrest. Adv. Mater, 2004, 16, 624; K. Mullen, Hrsg. Electroluminiscence from Synthesis to Devices Wiley-VCH, 2005 (im Druck); M. H. Lu, J. C. Sturm, J. Appl. Phys., 2002, 91, 595].
• 13 zeigt die gesamte externe Licht-Effizienz (LE_gesamt) und die gesamte externe Leistungs-Effizienz (PE_gesamt, lm/W) gegen die Stromdichte J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ I mit PEDOT:PSS als die HIL, PVK-SO₃Li als HTL als auch t-Bu-PBD-SO₃Na als EIL/ETL
• 14 zeigt die gesamte externe Licht-Effizienz (LE_gesamt) und die gesamte externe Leistungs-Effizienz (PE_gesamt, MW) gegen die Stromdichte J (mA/cm²) für Vorrichtungen vom Typ II mit PEDOT:PSS als HIL und PVK-SO₃Li als HTL und t-Bu-PBDSO₃Na als EIL/ETL. Wie aus diesen Fig. hervorgeht, haben Vorrichtungen vom Typ LE_gesamt =21 cd/A und PE_gesamt = 6 lm/W bei J = 23 mA/cm² und Vorrichtungen vom Typ II haben LE_gesamt = 16 cd/A und PE_gesamt = 3 lm/W bei J = 12 mA/cm².

Claims (37)

1. Licht emittierende Vorrichtung auf der Basis von organischen Polymeren, umfassend: eine Elektronen-Injektion-Elektrode und eine Loch-Injektions-Elektrode auf gegenüberliegenden Seiten einer emittierenden Schicht, wobei die emittierende Schicht mindestens ein lumineszierendes erstes halbleitendes Polymer umfasst, das zur Fluoreszenz-Emission in der Lage ist und als Wirt für mindestens einen zugemischten Phosphoreszenz-Emitter dient, der zur Phosphoreszenz-Emission in der Lage ist; eine organische Elektronen-Transport-Schicht, umfassend ein zweites halbleitendes Polymer, das zwischen der Elektronen-Injektions-Elektrode und der emittierenden Schicht angeordnet ist und ein niedrigstes nicht besetztes Molekülar-Orbital (LUMO) aufweist, mit einer Energie nahe dem unteren Ende der π*-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers; eine organische Loch-Transport-Schicht, umfassend ein drittes halbleitendes Polymer, das zwischen der Loch-Injektions-Elektrode und der emittierenden Schicht angeordnet ist und ein höchstes besetztes Molekular-Orbital (HOMO) aufweist, mit einer Energie nahe der oberen π-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers; und wobei die Loch-Injektions-Elektrode eine Doppelschicht-Elektrode ist, die selbst eine Elektrode mit höher Austrittsarbeit und eine organische Loch-Injektions-Schicht zwischen der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und der emittierenden Schicht umfasst.
2. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite halbleitende Polymer ein niedrigstes nicht besetztes Molekular-Orbital mit einem Energie-Gehalt zwischen dem unteren Ende der π*-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers und der Austrittsarbeit der Elektronen-Injektions-Elektrode aufweist.
3. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das dritte halbleitende Polymer ein höchstes besetztes Molekular-Orbital mit einem Energie-Gehalt zwischen der oberen π-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers und der Austrittsarbeit der Loch-Injektions-Elektrode aufweist.
4. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die emittierende Schicht ein konjugiertes Polymer umfasst.
5. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die emittierende Schicht einen einzigen Phosphoreszenz-Emitter umfasst und wobei das lumineszierende erste halbleitende Polymer als Wirt für den Phosphoreszenz-Emitter dient.
6. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die emittierende Schicht zwei oder mehrere Phosphoreszenz-Emitter umfasst und wobei das lumineszierende erste halbleitende Polymer als gemeinsamer Wirt für die zwei oder mehreren Phosphoreszenz-Emitter dient.
7. Mehrschichtige Licht emittierende Vorrichtung auf der Basis von organischen Polymeren, die in der Reihenfolge der Schichten nacheinander umfasst: eine Elektrode mit geringer Austrittsarbeit, eine Elektronen-Injektions/Transport-Schicht auf der Basis von organischen Polymeren, eine emittierende Schicht, umfassend ein halbleitendes organisches Polymer und mindestens einen Phosphoreszenz-Emitter, eine Loch-Transport-Schicht auf der Basis von organischen Polymeren und eine Loch-Injektions-Elektrode mit hoher Austrittsarbeit, wobei die Loch-Injektions-Elektrode eine Doppelschicht-Elektrode ist, die selbst eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und eine organische Loch-Injektions-Schicht zwischen der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und der emittierenden Schicht umfasst.
8. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Elektrode mit hoher Austrittsarbeit eine Doppelschicht-Elektrode ist, die selbst eine Schicht mit hoher Austrittsarbeit und eine Loch-Injektions-Schicht auf der Basis von organischen Polymeren zwischen der Schicht mit hoher Austrittsarbeit und der Loch-Transport-Schicht umfasst.
9. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, umfassend zusätzlich ein Substrat und eine Schutzschicht, von denen sich eines neben der Elektrode mit niedriger Austrittsarbeit und das andere neben der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit befindet und mindestens eines von ihnen für mindestens einen Teil des in der emittierenden Schicht erzeugten Lichtes transparent ist.
10. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die emittierende Schicht ein halbleitendes Polymer umfasst, das in nicht-polaren Lösungsmitteln unterschiedlich löslich ist, und die Transportschichten jeweils ein Polymer enthalten, das in polaren Lösungsmitteln unterschiedlich löslich ist.
11. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die emittierende Schicht ein konjugiertes Polymer umfasst.
12. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die emittierende Schicht zusätzlich einen einzigen Phosphoreszenz-Emitter umfasst und wobei das halbleitende Polymer als Wirt für den Phosphoreszenz-Emitter dient.
13. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die emittierende Schicht zusätzlich zwei oder mehrere Phosphoreszenz Emitter umfasst und wobei das halbleitende Polymer als gemeinsamer Wirt für die zwei oder mehreren Phosphoreszenz-Emitter dient.
14. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die emittierende Schicht umfasst: a. mindestens einen organischen polymeren Fluoreszenz-Emitter und b. mindestens einen Phosphoreszenz-Emitter in innigem Gemisch als einzigen emittierenden Bereich, und wobei die Emission aus dem mindestens einen organischen polymeren Fluoreszenz-Emitter eine höhere Photonen-Energie aufweist als die Emission aus der mindestens einen Phosphoreszenz-Emitter und wobei die kombinierte Emission des mindestens einen organischen polymeren Fluoreszenz-Emitters und des mindestens einen Phosphoreszenz-Emitters das sichtbare Spektrum ausreichend überspannt, um eine weiße Emission zu erzeugen.
15. Weißes Licht emittierende Vorrichtung umfassend: eine Loch-Injektions-Elektrode mit einer ersten Austrittsarbeit, wobei die Loch-Injektions-Elektrode eine Doppelschicht-Elektrode ist, die selbst eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und eine organische Loch-Injektions-Schicht zwischen der Elektrode mit hoher Austrittsarbeit und der emittierenden Schicht umfasst, eine Elektronen-Injektions-Elektrode mit einer zweiten Austrittsarbeit; eine emittierende Schicht zwischen den Elektroden, wobei die emittierende Schicht ein erstes halbleitendes Polymer und einen oder mehrere Phosphoreszenz-Emitter umfasst, wobei das erste halbleitende Polymer ein erstes LUMO und ein erstes HOMO aufweist; eine Elektronen-Transport-Schicht, umfassend ein zweites halbleitendes Polymer mit einem zweiten LUMO und einem zweiten HOMO, zwischen der Elektronen-Injektions-Elektrode und der emittierenden Schicht; eine Loch-Transport-Schicht, umfassend ein drittes halbleitendes Polymer mit einem dritten LUMO und einem dritten HOMO, zwischen der Loch-Injektions-Elektrode und der emittierenden Schicht; wobei die ersten, zweiten, und dritten LUMOs, die ersten, zweiten, und dritten HOMOs, und die Austrittsarbeiten so sind, dass die weißes Licht emittierende Vorrichtung bei J = 23 mA/cm², L gleich mindestens etwa 10000 cd/m², LE_ext gleich mindestens etwa 10 cd/A und PE_ext gleich mindestens etwa 2 lm/W aufweist.
16. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die emittierende Schicht einen einzigen Phosphoreszenz-Emitter umfasst.
17. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die emittierende Schicht zwei oder drei Phosphoreszenz-Emitter umfasst.
18. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die LUMOs, die HOMOs, die Austrittsarbeiten, und die relativen Konzentrationen des halbleitenden Polymers und die Phosphoreszenz-Emitter so sind, dass die Vorrichtung Licht mit einem Farbwiedergabe-Index von mehr als 80 emittiert.
19. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die LUMOs, die HOMOs, die Austrittsarbeiten, und die relativen Konzentrationen des halbleitenden Polymers und die Phosphoreszenz-Emitter so sind, dass die Vorrichtung Licht emittiert, das eine Farb-Temperatur von etwa 6400°K aufweist:
20. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die LUMOs, die HOMOs, die Austrittsarbeiten, und die relativen Konzentrationen des halbleitenden Polymers und die Phosphoreszenz-Emitter so sind, dass die Vorrichtung Licht emittiert, das eine Farb-Temperatur von etwa 4700°K aufweist:
21. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 18, die als mehrschichtige Vorrichtung durch aufeinanderfolgende Verarbeitung von Lösungen hergestellt worden ist und für Festkörper-Licht-Anwendungen geeignet ist.
22. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die LUMOs, die HOMOs, die Austrittsarbeiten, und die relativen Konzentrationen des halbleitenden Polymers und die Phosphoreszenz-Emitter so sind, dass die Vorrichtung Licht emittiert, das bei J = 23 mA/cm², die Vorrichtung eine Lumineszenz gleich mindestens etwa 20000 cd/m², LE_gesamt gleich mindestens etwa 20 cd/A und PE_gesamt gleich mindestens etwa 6 lm/W aufweist, und die Vorrichtung für Festkörper-Licht-Anwendungen geeignet ist.
23. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste halbleitende Polymer in einem ersten Lösungsmittel löslich ist und mindestens eines der zweiten und dritten halbleitenden Polymere in einem zweiten Lösungsmittel löslich ist, und das erste und zweite Lösungsmittel sich in der Polarität voneinander unterscheiden.
24. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei das erste Lösungsmittel weniger polar ist als das zweite Lösungsmittel.
25. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei das erste Lösungsmittel einen flüssigen Kohlenwasserstoff umfasst und das zweite Lösungsmittel ein niederes Alkanol umfasst.
26. Verfahren zur Herstellung einer Licht emittierenden Vorrichtung nach Anspruch 23, umfassend das Aufbringen der emittierenden Schicht als Lösung in dem ersten Lösungsmittel und Abdampfen des ersten Lösungsmittels und Aufbringen der der Elektronen-Transport-Schicht und der Loch-Transport-Schicht als Lösung in dem zweiten Lösungsmittel und Abdampfen des zweiten Lösungsmittels.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Abdampfen des Lösungsmittels von der emittierenden Schicht vollständig durchgeführt wird bevor die Elektronen-Transport-Schicht aufgebracht wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26, umfassend das Aufbringen sowohl einer Elektronen-Transport-Schicht als auch einer Loch-Transport-Schicht, wobei die Loch-Transport-Schicht zunächst aufgebracht wird und anschließend die emittierende Schicht gefolgt von der Elektronen-Transport-Schicht.
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Lösungsmittel für die Lösung der emittierenden Schicht ein stärker nicht-polares Lösungsmittel ist und wobei das Lösungsmittel für die Lösung der Elektronen-Transport-Schicht das gleiche oder verschieden ist von dem Lösungsmittel der Lösung der Loch-Transport-Schicht, wobei die Lösungsmittel für die Lösungen der Transport-Schichten stärker polar sind als das Lösungsmittel für die emittierende Schicht.
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Lösungsmittel für die emittierende Schicht einen nicht-polaren Kohlenwasserstoff umfasst und wobei die Lösungsmittel für die Transport-Schichten ein niederes Alkanol umfassen.
31. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das zweite halbleitende Polymer das niedrigste nicht besetzte Molekular-Orbital aufweist, mit einer Energie näher zu dem unteren Ende der π*-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers als die Austrittsarbeit der Elektronen-Injektions-Elektrode; die organische Loch-Transport-Schicht das höchste besetzte Molekular-Orbital aufweist, mit einer Energie näher zu der oberen π-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers als die Austrittsarbeit der Loch-Injektions-Elektrode.
32. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Elektronen-Injektions-Elektrode eine Austrittsarbeit von 4.3 eV oder weniger aufweist und die Loch-Injektions-Elektrode eine Austrittsarbeit von 4.5 eV oder mehr aufweist.
33. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das zweite halbleitende Polymer das niedrigste nicht besetzte Molekular-Orbital mit einer Energie innerhalb von 1 eV zu dem unteren Ende der π*-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers aufweist; und die organische Loch-Transport-Schicht das höchste besetzte Molekular-Orbital mit einer Energie innerhalb von 1 eV zu der oberen π-Bande des lumineszierenden ersten halbleitenden Polymers aufweist.
34. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lumineszierende erste halbleitende Polymer PFO und der Phosphoreszenz-Emitter Ir(HFP)₃ umfasst.
35. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das dritte halbleitende Polymer PVK-SO₃Li umfasst.
36. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite halbleitende Polymer t-Bu-PBD SO₃Na umfasst.
37. Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzungen des ersten halbleitenden Polymers und der Phosphoreszenz-Emitter so eingestellt sind, dass die Vorrichtung vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommenes Licht emittiert.

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