DE69613093T2

DE69613093T2 - Elektrolumineszente vorrichtung

Info

Publication number: DE69613093T2
Application number: DE69613093T
Authority: DE
Inventors: B. Braun; Ata Hikmet; Johan Lub; Franciscus Schoo; Gradus Staring
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2016-08-17
Also published as: EP0787419B1; DE69613093D1; WO1997007654A1; EP0787419A1; JPH10508979A; US5748271A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrolumineszierende Anordnung mit einer anisotropen aktiven Schicht aus einer orientierten elektrolumineszierenden organischen Verbindung, wobei diese Schicht sich zwischen zwei Elektrodenschichten befindet, wobei wenigstens eine Elektrodenschicht für auszustrahlendes Licht transparent ist, und wobei im Betrieb die genannte Anordnung polarisiertes Licht ausstrahlt. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Herstellen einer elektrolumineszierenden Anordnung, die polarisiertes Licht ausstrahlen kann. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Verwendung einer derartigen elektrolumineszierenden Anordnung.
Die aktive Schicht und die beiden Elektrodenschichten bilden in zusammengesetztem Zustand eine Leuchtdioce (LED), die mit Gleichspannung in dem Bereich zwischen etwa 4 und 20 Volt arbeitet. Eine elektrolumineszierende Anordnung strahlt Licht aus, wenn an die aktive oder emittierende Schicht ein elektrisches Feld angelegt wird. Eine derartige Anordnung kann nicht nur als eine Display benutzt werden, sondern auch, beispielsweise, als Lichtquelle, beispielsweise als Hintergrundbeleuchtung für eine LCD-Wiedergabeanordnung.
Die Verwendung anorganischer Stoffe, wie GaAs, für die aktive Schicht ist bereits längere Zeit bekannt. Seit einigen Jahren sind aber auch organische Stoffe bekannt, die für die aktive Schicht benutzt werden können, beispielsweise halbleitende organische Polymere und Metallchelatkomplexen, wie 8- Hydroxyquinolinaluminium (Alq3). Halbleitende organische Polymere haben eine konjugierte Polymerkette. Ein durchaus bekanntes Polymer ist beispielsweise Poly(p- phenylenvinylen) (PPV), insbesondere 2,5-substrituiertes FPV. Die Bandlücke, die Elektronenaffinität und das Ionisationspotential können dadurch eingestellt werden, dass die richtige konjugierte Polymerkette und die richtigen Seitenketten gewählt werden. Anders als bei elektrisch leitenden Polymeren sind diese konjugierten Polymere nicht dotiert. Außerdem ermöglichen solche Polymere die Verwendung biegsamer Substrate.
Die aktive Schicht aus einem organischen Polymer befindet sich zwischen zwei Elektrodenschichten aus elektrisch leitendem Material, und zwar eine Schicht zum Injizieren von Löchern und eine zum Injizieren von Elektronen in die aktive Schicht. Die aktive Schicht kann eventuell durch eine oder mehrere Schichten begrenzt werden, welche die Leistung der Anordnung verbessern, wie eine Elektronentransportschicht, die den Transport von Löchern vermeidet und eine Lochtransportschicht, die den Transport von Elektronen vermeidet. Wenigstens eine der Elektrodenschichten ist für das auszustrahlende Licht transparent.
Für bestimmte Anwendungsbereiche ist es erwünscht, dass die elektrolumineszierende Anordnung polarisiertes Licht ausstrahlt. Dieser Effekt kann erzielt werden, u. a. durch Dehnung einer Kombination einer Schicht aus einem konjugierten Polymer, das in nur einer Richtung auf einer Polyethylenfolie vorgesehen ist. Dadurch wird verursacht, dass die Ketten aus dem konjugierten Polymer in einer Dehnrichtung orientiert werden sollen, so dass ein optisch anisotropes Material erhalten wird. Die Richtung der Polarisation des emittierten Lichtes ist parallel zu der Dehnungsrichtung.
In der internationalen Patentanmeldung WO 92/16023 wird ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen einer polymeren LED beschrieben, die polarisiertes Licht ausstrahlt. Dazu wird ein erhitztes Gemisch aus einem konjugierten Polymer, wie PPV, einem Trägerpolymer, wie einem Polyethylen und einem Lösungsmittel auf eine Glasplatte ausgegossen und danach zum Abkühlen gebracht. Die erhaltene Gelschicht wird zum Trocknen gebracht, wodurch ein Film gebildet wird. Dieser Film wird von der Glasplatte entfernt und danach in einer bestimmten Richtung gedehnt. Durch Orientierung der PPV-Ketten wird polarisiertes Licht in einer LED-Struktur ausgestrahlt. Ein Nachteil des bekannten Verfahrens ist dass zunächst ein sehr dünner, selbsttragender orientierter Film hergestellt werden muss, der daraufhin zum Vervollständigen der LED auf beiden Seiten mit Elektrodenschichten versehen werden soll. Die Stärker der aktiven Schicht beträgt nur etwa 100 nm, so dass ein Film einer derartigen Stärke während weiterer Bearbeitungsschritte sich nur schwer handhaben lässt.
Außerdem kann eine orientierte, aktive Schicht nicht dadurch hergestellt werden, dass eine konjugierte polymere Verbindung auf einem starren Substrat, wie einer Glasplatte, angebracht wird.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, u. a. eine alternative elektrolumineszierende Anordnung zu schaffen, die im Betrieb polarisiertes Licht ausstrahlt. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches Verfahren zum Herstellen einer derartigen elektrolumineszierende Anordnung zu schaffen.
Die Aufgaben werden erzielt durch eine elektrolumineszierende Anordnung der eingangs beschriebenen Art, die nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektrolumineszierende Verbindung ebenfalls eine orientierte flüssigkristalline Einheit aufweist oder mit einer orientierten flüssigkristallinen Verbindung vermischt ist. Nach der vorliegenden Erfindung wird eine flüssigkristalline Masse verwendet zum Erhalten der gewünschten Orientierung für die elektrolumineszierende Masse.
Solche flüssigkristallinen Zusammensetzungen lassen sich in dem flüssigkristallinen Zustand mit Hilfe eines der bekannten Verfahren zum Orientieren der Moleküle von flüssigkristallinen Zusammensetzungen durchaus orientieren. Bei einem der genannten Verfahren wird ein externes elektrischen oder magnetisches Feld benutzt, das die Moleküle der flüssigkristallinen Zusammensetzung in der Richtung der Feldlinien orientiert. Bei einem anderen Verfahren wird eine längliche Strömung verwendet, in der die flüssigkristallinen Moleküle in der Richtung der Strömung der Flüssigkeit orientiert werden.
Vorzugsweise umfasst wenigstens eine Elektrodenschicht eine die Orientierung induzierende Oberfläche. Dazu kann die Oberfläche der Elektrodenschicht mit einer Monomolekularschicht eines grenzflächenaktiven Stoffes oder einer aufgedampften Siliziumoxidschicht versehen werden. Das Anbringen von Mikrorillen kann ebenfalls die Orientierung der flüssigkristallinen Moleküle induzieren. Der einfachste Orientierungsprozess besteht daraus, dass eine Schicht aus der flüssigkristallinen Masse in dem flüssigkristallinen Zustand in nur einer Richtung auf einer Oberfläche gerieben wird, beispielsweise mit einem Samt- oder Filzlappen. Die geriebene Oberfläche sorgt dafür, dass die Moleküle der flüssigkristallinen Masse, insbesondere die darin vorhandenen mesogenen Gruppen, in der Reibrichtung orientiert werden. Durch die Orientierung der flüssigkristallinen Moleküle werden die Moleküle der elektrolumineszierenden Masse in der Schicht ebenfalls in derselben Richtung (Gästehauseffekt) orientiert. Die Orientierung der Moleküle kann durch Gefrieren (thermotrope Flüssigkristalle), durch Verdampfung des Lösungsmittels (lyotrope Flüssigkristalle) oder durch (Photo)Polymerisation, beispielsweise von flüssigkristallinen Akrylaten, wodurch eine feste anisotrope aktive Schicht gebildet wird.
Ein durchaus bekanntes Material, das Orientierung durch Reibung bewirken kann und das oft in LCD-Zellen verwendet wird, ist Polyimid. Durch die elektrisch isolierenden Eigenschafen aber kann dieses Material nicht in der auf den Kunden abgestimmten Stärke in der elektrolumineszierenden Anordnung verwendet werden, weil in der genannten Anordnung von der ersten Elektrodenschicht über die aktive Schicht zu der zweiten Elektrodenschicht ein Strom läuft. Wenn Polyimid verwendet wird, kann die Schicht maximal einige Monoschichten aus Polyimid enthalten. Vorzugsweise wird eine elektroleitende Polymerschicht als Orientationsschicht verwendet. Es wurde gefunden, dass nachdem elektrisch leitende Polymere in einer Richtung gerieben worden sind, diese Polymere imstande sind, eine Orientierung in den Molekülen einer flüssigkristallinen Masse zu induzieren. Die elektrisch leitende Polymerschicht kann auf einer der Elektrodenschichten angebracht werden, sie kann aber auch selber als eine der Elektrodenschichten der elektrolumineszierenden Anordnung verwendet werden.
Die elektrisch leitende Polymerschicht umfasst vorzugsweise Poly-3,4- ethylendioxythiophen oder Polyanilin. Diese Polymere haben den Vorteil, dass sie für sichtbares Licht transparent sind, so dass eine derartige Polymerschicht ebenfalls als eine positive transparente Elektrodenschicht einer elektrolumineszierenden Anordnung dienen kann, die geeignet ist zum Injizieren von Löchern in die aktive Schicht.
Eine elektrisch leitende Polymerschicht, die benutzt wird als eine positive Elektrodenschicht in einer elektrolumineszierenden Anordnung ist an sich aus einem Artikel von G. Gustafsson u. a. in "Nature" Heft 357, Seiten 477-479 bekannt, wobei in diesem Artikel vorgeschlagen wird, das Indium-Zinnoxid (ITO) durch Polyanilin (PANI) zu ersetzen. In dem genannten Artikel wird aber nicht die Verwendung von flüssigkristallinen Massen zum Erhalten polarisierten Lichtes vorgeschlagen.
Die Aufgabe, ein einfaches Verfahren zum Herstellen einer elektrolumineszierenden Anordnung zu schaffen, die polarisiertes Licht ausstrahlt, wird nach der Erfindung erfüllt durch ein Verfahren, das die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
- das Anbringen einer transparenten elektrisch leitenden Polymerschicht als erste Elektrodenschicht;
- das in nur einer Orientierungsrichtung Reiben der Polymerschicht;
- das Anbringen einer Flüssigkeitsschicht aus organischen Verbindungen mit flüssigkristallinen und elektrolumineszierenden Eigenschaften, wobei die Verbindungen parallel zu der Orientierungsrichtung orientiert werden;
- das Umwandeln der Flüssigkeitsschicht in einen festen Zustand, so dass die Orientierung der Verbindungen fest liegt, wodurch eine anisotrope aktive Schicht gebildet wird;
- das Anbringen einer zweiten Elektrodenschicht auf der aktiven Schicht.
Die Schichten für die elektrolumineszierende Struktur werden auf einem Substrat angebracht, das beispielsweise aus Glas, Quarzglas, Keramik oder aus Kunstharz besteht. Vorzugsweise wird ein lichtdurchlässiges oder transparentes Substrat benutzt, beispielsweise eine transparente Folie aus einem Kunstharz. Geeignete transparente Kunstharze sind, beispielsweise Polyimide und Polyester, wie Polyethylenterephtalat und Polycarbonat.
Die erste Elektrodenschicht dient als die Elektrode zum Injizieren von Löchern in die aktive Schicht und wird durch eine transparente elektrisch leitende Polymerschicht gebildet. Um diese Schicht anzubringen lassen sich alle an sich bekannten Verfahren anwenden, aber vorzugsweise wird die Polymerschicht durch "Spincoating" einer Lösung angebracht. In dem Fall umfasst die Lösung das elektrisch leitende Polymer oder Monomere, die durch Oxidation zu einem elektrisch leitenden Polymer polymerisiert werden. Geeignete elektrisch leitende Polymere sind beispielsweise Polyanilin (PANI), das in dem obengenannten Artikel von G. Gustafsson beschrieben worden ist, und Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT). Eine Polymerschicht oder PANI hat einen Quadratwiderstand von 1 kOhm/Quadrat bei einer Schichtdicke von 200 nm. Eine Polymerschicht aus PEDOT hat einen Quadratwiderstand von 240 Ohm/Quadrat bei einer Schichtdicke von 140 nm. Die Schichtdicke der erhaltenen Polymerschicht wird u. a. durch die Konzentration des Polymers oder Monomers in der Lösung und durch die Drehzahl beim "Spincoating" gesteuert.
Die auf diese Weise erhaltene elektrisch leitende Polymerschicht wird danach in einer Richtung mit einem Samt- oder Filzlappen gerieben. Die Reibrichtung sollte üblicherweise parallel zu der Polarisationsrichtung des von der elektrolumineszierenden Anordnung auszustrahlenden Lichtes sein.
Die erste Elektrodenschicht wird mit einer Flüssigkeitsschicht aus organischen Verbindungen mit flüssigkristallinen und elektrolumineszierenden Eigenschaften versehen. Dies kann mit Hilfe eines Gemisches erzielt werden, das zwei Typen von Verbindungen aufweist, und zwar eine Verbindung mit flüssigkristallinen Eigenschaften und eine Verbindung mit elektrolumineszierenden Eigenschaften. Bei einem derartigen Gemisch ist die elektrolumineszierende Verbindung der Gast des flüssigkristallinen Gastgebers. Flüssigkristalline Verbindungen sind massenweise kommerziell erhältlich. Durchaus bekannte Beispiel sind p-Azoxyanisol; 4- Methoxybenzylidin-4'-cyananilin; Di-4-methoxybenzylidin-2,2'-dichlor-4,4- diaminobiphenyl; Di-4-methoxybenzyliden-2,6-diaminnaphthalen; 2-Hydroxy-3,6- bis(4-n-butylphenyl)pyrazin; bis-2,5-(4-methoxybenzyliden) Cyclopentanon; 4-n- Octyloxybenzosäure; p-Butoxyphenyl-p-hexyloxybenzoat; p-Butylphenyl-p-toluat und Verbindungen auf Basis von Phenylcyclohexan, Biphenylcyclohexan und cyanbiphenyl. Flüssigkristallines Monoacrylat und Diacrylat Monomere können ebenfalls benutzt werden. In der flüssigen Phase werden die Moleküle der flüssigkristallinen Verbindungen parallel zu der Reibrichtung orientiert. Eine optimale Orientierung wird erreicht durch Orientierung der flüssigkristallinen Verbindungen in der nematischen Phase.
Für die elektrolumineszierenden Verbindungen kann Gebrauch gemacht werden von Oligomeren, Polymeren und Copolymeren, die aus Aryleneinheiten oder Arylenvinyleneinheiten zusammengesetzt sein. Eine durchaus bekannte Verbindung ist Poly(p-Phenylenvinylen) (PPV) und die 2,5-substituierten Abgeleiteten davon. Auch einige organische dichroische Farbstoffe, die elektrolumineszierende Eigenschaften aufweisen, wie Perylenfarbstoffe, können verwendet werden. Die Moleküle dieser Farbstoffe haben eine molekulare Längsachse, die länger ist als eine Achse in einem rechten Winkel dazu und folglich ein optisch anisotropes Verhalten aufweist. Durch die Orientierung der flüssigkristallinen Moleküle werden die Moleküle der elektrolumineszierenden Verbindungen in derselben Richtung orientiert (Gästehauseffekt).
Es ist wesentlich, dass die Orientierung der Moleküle nur dann mülich ist, wenn das Gemisch der elektrolumineszierenden und der flüssigkristallinen Verbindungen in der flüssigen Phase ist. Dies ist eine Sache der Temperatur. Die Schicht aus flüssigkristallinen und elektrolumineszierenden Verbindungen muss auf eine Temperatur gebracht werden, die höher ist als die Übergangstemperatur von der kristallinen oder Gasphase in die flüssigkristalline Phase und niedriger als die Übergangstemperatur von der flüssigkristallinen in die isotrope Phase. Nachdem die Verbindungen geschmolzen sind, können sie ggf. in der unterkühlten Phase bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes orientiert werden.
Die elektrolumineszierenden und flüssigkristallinen Verbindungen werden ggf. in einem Lösungsmittel gelöst, so dass die Verbindungen aus einer Lösung auf der ersten Elektrodenschicht angebracht werden können, beispielsweise im Schleuderbedeckungsverfahren. Nach Verdunstung des Lösungsmittels werden die Verbindungen erhitzt, bis sie sich in der flüssigen Phase befinden, so dass sie sich in der Reibrichtung orientieren können.
Die Orientierung in der Schicht aus elektrolumineszierenden und flüssigkristallinen Verbindungen sollte danach durch eine Umwandlung aus der flüssigen Phase in eine feste Phase festgelegt werden. Wenn die Kristallisierungstemperatur der Verbindungen sich über der Raumtemperatur befindet, kann die Schicht auf eine einfache Art und Weise auf Raumtemperatur abgekühlt werden, wodurch die Orientierung der Moleküle festgelegt wird. Durch die Orientierung ist die erhaltene aktive Schicht optisch anisotrop. Die Stärke der aktiven Schicht liegt meistens zwischen 50 und 200 nm.
Auf der aktiven Schicht wird eine zweite Elektrodenschicht angebracht. Diese zweite Elektrodenschicht dient als Elektrode zum Injizieren von Elektronen in die aktive Schicht. Das Material für diese Schicht hat eine niedrige Arbeitsfunktion und besteht aus beispielsweise Indium, Aluminium, Calcium, Barium oder Magnesium. Insbesondere, wenn reaktives Barium benutzt wird, ist es nützlich, diese zweite elektrisch leitende Schicht mit einer Schutzschicht zu bedecken, beispielsweise mit einer Schicht aus Epoxy oder aus einem inerten Metall. Diese Elektrodenschicht kann nach einem Verfahren auf dem Substrat angebracht werden, das an sich bekannt ist, wie in einem Vakuum-Aufdampfverfahren, in einem Zerstäubungsverfahren oder in einem CVD-Prozess. Die Stärke dieser zweiten Elektrodenschicht liegt zwischen 10 und 500 nm. Wenn eine dünne zweite Elektrodenschicht benutzt wird, wird das von der aktiven Schicht ausgestrahlte Licht durch diese zweite Elektrodenschicht sowie durch die transparente erste Elektrodenschicht durchgelassen; in diesem Fall strahlt die LED Licht nach zwei seiten aus. Im Falle einer dicken, zweiten Elektrodenschicht (eine Schichtdicke von etwa 100 nm und mehr) wird das in Richtung dieser Elektrodenschicht ausgestrahlte Licht in der Richtung der transparenten ersten Elektrodenschicht reflektiert; die LED strahlt dann Licht nach einer Seite aus. Nötigenfalls können eine oder mehrere Elektronen- und/oder Löchertransportschichten vorgesehen werden. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird ein Gemisch aus organischen elektrolumineszierenden und flüssigkristallinen Verbindungen benutzt. Die flüssigkristallinen und die elektrolumineszierenden Eigenschaften können ebenfalls in einem Typ organischer Verbindungen kombiniert werden, wobei abwechselnd flüssigkristalline und elektrolumineszierende Einheiten den polymeren Rückgrat bilden. Solche Verbindungen sind beispielsweise in der Zusammenfassung der Japanischen Patentanmeldung JP-A-2-229822 beschrieben. Beispiele anderer polymerer Verbindungen sind diejenigen, bei denen der Rückgrat durch flüssigkristalline Einheiten gebildet werden und die mit elektrolumineszierenden Seitengruppen versehen sind; oder im Gegensatz dazu: der Rückgrat besteht aus elektrolumineszierenden Einheiten und ist mit flüssigkristallinen Seitengruppen versehen. Das Polymer kann auf alternative Weise aus einem biegsamen Rückgrat zusammengesetzt sein, an den elektrolumineszierende und flüssigkristalline Seitengruppen abwechselnd angebracht sind. In dem Fall führt Orientierung der flüssigkristallinen Einheiten in solchen Polymeren nicht unbedingt zu einer Orientierung in nur einer Richtung der elektrolumineszierenden Einheiten. Orientierung der flüssigkristallinen Seitengruppen beispielsweise in der Reibrichtung kann dann zu einer Orientierung der elektrolumineszierenden Einheiten in dem Rückgrat in einer Richtung senkrecht dazu.
In den oben beschriebenen Beispielen von Gemischen von Verbindungen mit flüssigkristallinen und elektrolumineszierenden Eigenschaften wird die Konzentration der elektrolumineszierenden Verbindung in dem Gemisch beschränkt, weil die flüssigkristalline Eigenschaft des Gemisches abnimmt, wenn die Konzentration zunimmt. Im Allgemeinen soll die Konzentration der flüssigkristallinen Verbindungen wenigstens 50 Volumenprozent sein.
Eine interessante Gruppe von flüssigkristallinen Verbindungen wird gebildet durch flüssigkristalline Diacrylatmonomere, wie diese beispielsweise in der US Patentschrift US 4.892.392 auf den Namen der Anmelderin beschrieben sind. Solche flüssigkristalline Monomere befinden sich bei Raumtemperatur oft in dem festen Zustand, sie können aber in dem flüssigkristallinen Zustand sehr schnell orientiert werden. Nach Orientierung der flüssigkristallinen Monomere und der hinzugefügten elektrolumineszierenden Verbindungen werden die flüssigkristallinen Monomere polymerisiert zum Bilden einer festen Phase eines dreidimensionalen Netzwerkes. Der Polymerisationsprozess wird dadurch durchgeführt, dass der Stoff Licht, insbesondere UV-Licht, ausgesetzt wird. Dazu werden die zu polymerisierenden flüssigkristallinen Monomere vorzugsweise mit einem Photoinitiator in einer Menge von 0,1-5 Gewichtsprozent gemischt. Durch die genannte Polymerisation wird die Orientierung der flüssigkristallinen Monomere festgelegt. Auch die Orientierung der elektrolumineszierenden Verbindungen wird durch die Polymerisation der flüssigkristallinen Monomere festgelegt. Die flüssigkristallinen Diacrylatmonomere können eventuell mit einer hohen Konzentration der flüchtigen nicht reaktiven flüssigkristallinen Moleküle vermischt werden. Nach Orientierung und Polymerisation der flüssigkristallinen Diacrylatmonomere wird ein gelartiges Netzwerk erhalten. Nach Verdunstung der flüchtigen nicht reaktiven flüssigkristallinen Moleküle aus dem netzwerk bleibt eine hohe Konzentration an elektrolumineszierenden Verbindungen übrig.
Eine elektrolumineszierende Anordnung nach der vorliegenden Erfindung strahlt polarisiertes Licht aus, dessen Polarisationsrichtung sich parallel zu der Orientierungsrichtung der Moleküle der elektrolumineszierenden Verbindung erstreckt. Eine derartige elektrolumineszierende Anordnung kann beispielsweise benutzt werden als Hintergrundbeleuchtung einer Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung. Durch das ausgestrahlte polarisierte Licht kann auf eines der Polarisationsfilter der Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung verzichtet werden. Dies führt zu einer einfacheren Konstruktion der Wiedergabeanordnung und zu einem geringen Energieverbrauch des Hintergrundlichtes.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Strukturformel einer elektrolumineszierenden Verbindung der aktiven Schicht einer elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 die Strukturformel einer flüssigkristallinen Verbindung für die aktive Schicht einer elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine Darstellung des photolumineszierenden Spektrums für zwei Polarisationsrichtungen (// und) einer aktiven Schicht nach der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch eine elektrolumineszierende Anordnung nach der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsbeispiel 1

Eine Menge von 0,35 mmol 3,4-ethylendioxythiophen (EDOT, Lieferant Bauer AG) wird mit einer Lösung von 0,81 mmol Tris(toluolsulphonat) Fe(III) und 0,25 mmol Imidazol in 1,5 g 1-Butanol vermischt. Die erhaltene Lösung wird durch ein 0,5 um Filter gefiltert. Bei Raumtemperatur ist die Lösung wenigstens 12 Stunden stabil.
Eine Schicht aus dieser Lösung wird im Schleuderverfahren auf einem Glassubstrat angebracht. Die auf diese Art und Weise erhaltene Schicht wird getrocknet und danach 1 Minute lang auf 110ºC gehalten, wodurch elektrisch leitendes Poly- 3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT) gebildet wird. Nach Abkühlung der Schicht werden die Fe-Salze mit Hilfe von 1-Butanol aus der Schicht extrahiert. Nach der genannten Extraktion beträgt die mittlere Schichtdicke 140 nm und der Quadratwiderstand beträgt 240 Ohm/Quadrat. Die auf diese Art und Weise gebildete PEDOT- Schicht ist transparent und dient als Elektrodenschicht zum Injizieren von Löchern in die später anzubringende aktive Schicht.
Die Oberfläche der PEDOT-Schicht wird in nur einer Richtung gerieben, und zwar mit einem Samttuch. Diese Reibrichtung bestimmt die Orientierung der Moleküle des Gemisches von flüssigkristallinen und elektrolumineszierenden Verbindungen, die danach vorgesehen werden sollen. Dieses Gemisch wird zusammengesetzt aus 0,1 Gewichtsprozent des dichroischen Perylen-Farbstoffes N, N'-bis-(2,5-di-terbutylphenyl)-3,4,9,10-Perylendicarboxymide (Lieferant Aldrich Chemicals), wobei die Strukturformel in Fig. 1 dargestellt ist, und 99,8 Gewichtsprozent eines flüssigkristallinen Diacrylatmonomers, dessen Strukturformel in Fig. 2 dargestellt ist. Das Gemisch enthält ebenfalls 0,1 Gewichtsprozent des Photoinitiators 2,2-Dimethoxy-2- phenylacetophenon, Lieferant Ciba Geigy unter der Handelsbezeichnung Irgacure (R) 651. Der Schmelzpunkt des Gemisches beträgt 86ºC und der Übergang zu der isotropen Phase erfolgt bei 116ºC.
Bei einer Temperatur von 90ºC wird eine Schicht aus diesem Gemisch auf der geriebenen PEDOT-Schicht angebracht. Die Moleküle der LC-Verbindung (Fig. 2) befinden sich in der nematischen Phase und orientieren sich selbst in einer Richtung parallel zu der Reibrichtung der PEDOT-Schicht. Durch diese Orientierung orientieren sich die Moleküle des dichroischen elektrolumineszierenden Farbstoffes (Fig. 1) in derselben Richtung (Gästehaus-Effekt). Die Schicht wird zum Aushärten gebracht und zwar unter dem Einfluss der Aussetzung an UV-Licht, herrührend von einer Niederdruckquecksilberentladungslampe. Die Aussetzzeit beträgt 1 Minute und die Intensität beträgt 0,05 mW/cm². Wenn die Schicht zum Aushärten gebracht worden ist, wird die Orientierung festgelegt und es wird eine feste optisch anisotrope aktive Schicht erhalten. Die Schichtdicke der aktiven Schicht beträgt 100 nm.
Mit Hilfe eines Perkin-Elmer Leuchtdichtesignal 50 LS-Spektrometers wird das photolumineszierende Spektrum der aktiven Schicht gemessen. Fig. 3 zeigt die Intensität I der Photolumineszenz in beliebigen Einheiten als Funktion der Wellenlänge (in nm). Die durch "//" und " "angegebenen Kurven zeigen die jeweilige Intensität der Polarisationsanteile, die sich parallel bzw. senkrecht zu der Reibrichtung der PEDOT-Schicht erstreckt. Der Polarisationsanteil des ausgestrahlten Lichtes erstreckt sich hauptsächlich parallel zu der Orientierungsrichtung der elektrolumineszierenden Moleküle, so dass polarisiertes Licht mit einer vorbestimmten Polarisationsrichtung erhalten wird.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 4 zeigt schematisch eine organische LED-Struktur mit dem Bezugszeichen 1. Ein Glassubstrat 3 ist mit einer uniaxial geriebenen, transparenten elektrisch leitenden PEDOT-Schicht 5 versehen, wie in dem Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. Diese Schicht 5 dient als Elektrodenschicht zum Injizieren von Löchern in die aktive Schicht 7, die danach angebracht werden soll und die aus flüssigkristallinen und elektrolumineszierenden Verbindungen besteht, wie in dem Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. Es wird eine Calcium-Schicht 9 im Aufdampfverfahren auf der aktiven Schicht 7 bei einem Druck unterhalb 2.10 Pa angebracht. Die genannte Calcium-Schicht 9 hat eine Dicke von 250 nm und dient als Elektrode zum Injizieren von Elektronen in die aktive Schicht 7. Die beiden Elektrodenschichten 5 und 9 sind mit einer Gleichstromquelle verbunden. Die LED strahlt grünes Licht aus mit einem Maximalwert um = 530 nm herum, wobei die Polarisationsrichtung im Wesentlichen parallel zu der Reibrichtung der PEDOT-Schicht liegt.

Ausführungsbeispiel 3

Das Ausführungsbeispiel 2 wird wiederholt, in diesem Fall aber, wird die elektrisch leitende Polymerschicht 5 aus Polyanilin (PANI) hergestellt. Leitendes Polyanilin wird zubereitet durch Hinzufügung einer wässerigen Lösung von (NH&sub4;)&sub2;S&sub2;O&sub8; zu einer Salzsäure-Lösung von Anilin. Das niedergeschlagene Polyanilin wird abgefiltert und mit Wasser gewaschen. Diese Synthese ist beschrieben in einem Artikel von Y. Cao u. a., "Polymer" 30, 2305-2311 (1989). Eine Menge von 2 g einer Bedeckungslösung wird zubereitet, wobei diese Lösung aus 0,5 Gewichtsprozent leitendes Polyanilin in m-Cresol besteht. Eine Schicht aus leitendem PAINT wird im Schleuderverfahren auf dem Substrat 3 angebracht. Die Schicht wird 1 Minute lang bei 90ºC zum trocknen gebracht, wodurch eine transparente Elektrodenschicht 5 aus PANI mit einer Dicke von 200 nm und mit einem Quadratwiderstand von 1 kOhm/Quadrat gebildet wird. Die Schicht wird danach in nur einer Richtung mit einem Samttuch gerieben.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass eine organische LED, die polarisiertes Licht ausstrahlt, auf einfache Art und Weise hergestellt werden kann, wobei eine flüssigkristalline Verbindung in Kombination mit einer elektrolumineszierenden Verbindung in der gewünschten Richtung orientiert wird, beispielsweise durch Aufreibung einer transparenten elektrisch leitenden Polymerschicht, die als Elektrodenschicht wirksam ist.

Claims

1. Elektrolumineszierende Anordnung mit einer anisotropen aktiven Schicht aus einer orientierten elektrolumineszierenden organischen Verbindung, wobei diese Schicht sich zwischen zwei Elektrodenschichten befindet, wobei wenigstens eine Elektrodenschicht für auszustrahlendes Licht transparent ist, und wobei im Betrieb die genannte Anordnung polarisiertes Licht ausstrahlt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolumineszierende Verbindung ebenfalls eine orientierte flüssigkristalline Einheit aufweist oder mit einer orientierten flüssigkristallinen Verbindung vermischt ist.

2. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrodenschicht eine die Orientierung induzierende Oberfläche aufweist.

3. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenschicht eine elektrisch leitende Polymerschicht aufweist, die in nur einer Richtung aufgerieben wird.

4. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht Poly-3,4-Ethylendioxythiophen aufweist.

5. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht Polyanilin aufweist.

6. Verfahren zum Herstellen einer elektrolumineszierenden Anordnung nach Anspruch 3, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:

- das Anbringen einer transparenten elektrisch leitenden Polymerschicht als erste Elektrodenschicht;

- das in nur einer Orientierungsrichtung Reiben der Polymerschicht;

- das Anbringen einer Flüssigkeitsschicht aus organischen Verbindungen mit flüssigkristallinen und elektrolumineszierenden Eigenschaften, wobei die Verbindungen parallel zu der Orientierungsrichtung orientiert werden;

- das Umwandeln der Flüssigkeitsschicht in einen festen Zustand, so dass die Orientierung der Verbindungen fest liegt, wodurch eine anisotrope aktive Schicht gebildet wird;

- das Anbringen einer zweiten Elektrodenschicht auf der aktiven Schicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der aktiven Schicht Gebrauch gemacht wird von einem Gemisch aus einer elektrolumineszierenden Verbindung und einer flüssigkristallinen Verbindung.

8. Die Verwendung einer elektrolumineszierenden Anordnung nach Anspruch 1 als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung.