WO2013131829A1 - Organisches licht emittierendes bauelement - Google Patents

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WO2013131829A1
WO2013131829A1 PCT/EP2013/054205 EP2013054205W WO2013131829A1 WO 2013131829 A1 WO2013131829 A1 WO 2013131829A1 EP 2013054205 W EP2013054205 W EP 2013054205W WO 2013131829 A1 WO2013131829 A1 WO 2013131829A1
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WO
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organic light
layer
equal
layers
electrode
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PCT/EP2013/054205
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Daniel Steffen Setz
Thilo Reusch
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H10K50/854—Arrangements for extracting light from the devices comprising scattering means

Definitions

  • An organic light-emitting component is specified.
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • Scattering particles, films with surface structures such as microlenses used It is also known to provide a direct structuring of the substrate outside or
  • a milky, diffuse reflective surface is generated.
  • an organic light-emitting component has on a substrate a translucent electrode and a further electrode, between which an organic functional layer stack is arranged.
  • a translucent electrode and a further electrode between which an organic functional layer stack is arranged.
  • a first layer which is arranged or applied "on" a second layer may mean that the first layer is arranged or applied directly in direct mechanical and / or electrical contact with the second layer an indirect contact may be designated, in which further layers are arranged between the first layer and the second layer.
  • translucent here and below a layer is designated which is permeable to visible light, whereby the translucent layer can become transparent, ie clear
  • the translucent layer may be, for example, diffuse or milky translucent.
  • a layer designated here as translucent is designed to be as transparent as possible, so that in particular the absorption of light is as low as possible.
  • the organic functional layer stack comprises at least one or more organic light-emitting layers.
  • the at least one organic light-emitting layer may comprise a plurality of organic light-emitting layers.
  • the at least one or more organic light-emitting layers are arranged between two charge carrier-conducting layers, one of which is formed as a hole-conducting layer and the other as an electron-conducting layer.
  • an organic holes conductive layer about the at least one organic light
  • the organic functional layer stack may also have a polarity-inverted structure
  • Electron conductive layer below the at least one organic light-emitting layer and an organic hole-conducting layer over the at least one organic light-emitting layer are arranged.
  • the organic functional layer stack has one
  • a combination of adjacent electron and hole-conducting layers, between which, in addition, an undoped layer functioning as a charge carrier generation zone may additionally be arranged, may also be referred to as a charge generation layer (CGL).
  • CGL charge generation layer
  • the substrate is designed to be translucent and the translucent electrode is arranged between the translucent substrate and the organic functional stack, so that light generated in the at least one organic light-emitting layer can be emitted through the translucent electrode and the translucent substrate.
  • Such organic light emitting device may also be referred to as a so-called “bottom emitter”.
  • the substrate may be one or more
  • the substrate comprises or is glass, for example in the form of a glass layer, glass sheet or glass plate.
  • the at least one organic light-emitting diode isoe.g., a light-emitting diode (LED), a light-emitting diode (LED), or a light-emitting diode (LED), a light-emitting diode (LED), or a light-emitting diode (LED), a light-emitting diode (LED), or a light-emitting diode (Di)-dioemitting
  • emissive layers have emitter molecules with an anisotropic molecular structure that are anisotropically aligned.
  • emitter molecules with anisotropic molecular structure have, in particular, at least two different ligands, for example ligands which differ with regard to their atoms coordinating with a central atom, or have a square-planar environment of the central atom.
  • the emitter molecules of the at least one or more organic light-emitting layers are in
  • substantially parallel in particular parallel to the plane of extension of the at least one or more organic light-emitting layers.
  • this may mean that the anisotropic emitter molecules, as described below, have transition dipole moments, also referred to below as dipole moments for short, which are parallel or arranged substantially parallel to the plane of extent of the at least one organic light-emitting layer.
  • substantially parallel may mean, in particular, that the emitter molecules and in particular their dipole moments are aligned more than 2/3, that is to say more than approximately 66%, parallel to the main extension plane of the at least one organic light-emitting layer greater than 2/3 of "more than 66%" and less than 1/3 of orientation with “less than 33%” orientation.
  • Reflective, electrode can be significantly suppressed, so that a loss of efficiency of the at least one organic light-emitting layer by plasmon excitation can thus be at least partially avoided, which ultimately the overall efficiency of the organic light emitting
  • Component can rise significantly. Accordingly, by suppressing the plasmon excitation by the at least one or more organic light emitting
  • this component can be coupled out, at least in part, from the organic light-emitting component by means of an optical coupling-out layer, as described below, so that it can be used in the present case described organic light-emitting device is possible, which radiated through the substrate
  • the at least one organic light-emitting diode isoe.g., a light-emitting diode (LED), a light-emitting diode (LED), or a light-emitting diode (LED), a light-emitting diode (LED), or a light-emitting diode (LED), a light-emitting diode (LED), or a light-emitting diode (Di)-dioemitting
  • Layer a distance of greater than or equal to 20 nm and less than or equal to 100 nm to further, preferably
  • organic functional layer stack have a total thickness of greater than or equal to 20 nm and less than or equal to 100 nm.
  • the organic functional layer stack has a plurality of organic light-emitting layers, then all the light-emitting layers have a distance of greater than or equal to 20 nm and less than or equal to 100 nm to the further, preferably reflective, electrode.
  • the optical length is between the further, preferably reflective, electrode and the at least one organic light-emitting
  • the values 1.6 and 1.8 correspond to a range of preferred Refractive index values for the organic functional
  • the distance of the at least one organic light-emitting layer or each of the plurality is the distance of the at least one organic light-emitting layer or each of the plurality
  • organic light-emitting layers to another, preferably reflective, electrode be less than or equal to 70 nm.
  • the at least one or more organic light emitting layers are further
  • Electrode due to microcavity effects for example, due to the so-called Purcell effect known to those skilled in the art, a more efficient light generation allows, while still the remaining Plasmonenavykanäle be suppressed by the above-described anisotropic and in particular parallel arrangement of the emitter molecules.
  • the at least one light emitting layer has anisotropic emitter molecules with an anisotropic orientation, possible that only a small Plasmonenanregung takes place in the other electrode and the "saved" portion of the plasmons evenly distributed to the other loss channels and thus for efficient decoupling, both without and about with the optical coupling-out layer described below.
  • the at least one light-emitting layer described above can have an effect, so that the embodiments and features described here in particular also serve as structural rules for a particularly efficient
  • Layer architecture for the organic light-emitting device can be understood, which can be characterized in particular also in their advantageous interaction.
  • the optical coupling-out layer can be applied to the substrate.
  • the translucent electrode can be arranged on the optical coupling-out layer.
  • the optical coupling-out layer can be suitable and provided in particular for so-called internal coupling-out, that is to say for reducing that part of the light emitting in the at least one organic light Layer generated radiation power or the light generated there, which is guided in organic layers and / or in the translucent electrode.
  • the optical coupling-out layer may comprise a material which has a refractive index of greater than or equal to 1.6. In particular, it may be advantageous if the
  • Refractive index of the optical coupling-out layer is greater than or equal to 1.8 and particularly preferably greater than or equal to 1.85. It is particularly advantageous if the optical
  • Decoupling layer has a refractive index greater than or equal to a layer thickness-weighted middle
  • the optical coupling-out layer for example, a so-called high-refractive glass, ie a glass with a
  • Decoupling layer comprises an organic material, in particular a polymer-based material, which may be applied, for example wet-chemically on the substrate.
  • the optical coupling-out layer may comprise one or more of the following materials:
  • PC polycarbonate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET Polyethylene terephthalate
  • PU polyurethane
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • epoxide polymethyl methacrylate
  • the optical coupling-out layer for example, on scattering centers, which in arranged distributed one of the aforementioned materials.
  • the aforementioned materials form a matrix material in which the scattering centers are embedded.
  • the scattering centers may be formed by regions and / or particles having a higher or lower refractive index than the matrix material.
  • the scattering centers can be formed by particles, for example S1O2, T1O2, ZrO2, Al2O3, or by pores, which can be air-filled, for example.
  • the translucent substrate is designed as an optical coupling-out layer and has one or more of the aforementioned features.
  • the translucent electrode has a refractive index which is adapted to the refractive index of the organic layers and preferably corresponds to the layer-thickness-weighted mean value of the refractive indices of the organic layers.
  • the translucent electrode may have a refractive index of greater than or equal to 1.6, and more preferably greater than or equal to 1.7.
  • a particularly advantageous has also a
  • the translucent electrode has a low absorption, in particular in a spectral range of more than 450 nm, for example in a visible spectral range between 450 nm and 640 nm.
  • the translucent electrode in such a spectral range has an extinction coefficient k of less than or equal to 0.005.
  • the should Total transmission of the translucent electrode in the visible spectral range does not fall below 80% and thus be greater than or equal to 80%.
  • the translucent electrode is designed as an anode and can thus serve as a hole-injecting material.
  • the further electrode is then formed as a cathode.
  • translucent electrode can also be designed as a cathode and thus serve as an electron-injecting material.
  • the further electrode is then formed as an anode.
  • Electrode as anode or cathode depends in particular on the above-described structure of the organic
  • the translucent electrode may, for example, be
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide,
  • binary metal oxygen compounds such as ZnO, Sn0 2 or ⁇ 2 ⁇ 3 also include ternary metal oxygen compounds, such as Zn 2 Sn0 4 , CdSn03, ZnSn03, Mgln 2 0 4 , Galn03, Zn 2 ln 2 0s or In 4 Sn30i 2 or mixtures
  • the translucent electrode comprises or is ITO.
  • the translucent electrode may have a thickness of greater than or equal to 50 nm and less than or equal to 200 nm. In such a thickness range, the transmission in the visible spectral range of the translucent electrode is greater than or equal to 80% and the resistivity p in a range of about 150 to 500 ⁇ -cm.
  • Formed electrode reflective and has a metal which may be selected from aluminum, barium, indium,
  • the further reflective electrode may also comprise one of the above-mentioned TCO materials.
  • the further reflective electrode has at least two or more layers and is designed as a so-called bi-layer or multi-layer electrode.
  • the further reflective electrode may, facing the organic layers, have an Ag layer with a thickness of greater than or equal to 30 nm and less than or equal to 50 nm, on which an aluminum layer is applied. It is also possible, that the further reflective electrode alternative to
  • Metal-metal layer combinations or metal multi-layer combinations one or more TCO layers in combination with at least one metal layer.
  • the further reflective electrode may have a combination of a TCO layer and a silver layer. It is also possible that, for example, a metal layer is arranged between two TCO layers. In such embodiments, one or more layers may also be formed as nucleation layers.
  • the further reflective electrode formed further optical matching layers for adjusting the reflectivity or the
  • optical matching layers may be of particular advantage in the case of monochromatic light-emitting layers or monochromatic light-emitting organic light-emitting components.
  • an optical matching layer should advantageously be conductive and may, for example, comprise one or more TCO layers which are in one
  • Bragg mirror-like arrangement are arranged one above the other.
  • formed electrode has a reflectivity of greater than or equal to 80% in the visible spectral range.
  • the further reflective electrode can be any suitable material.
  • PVD physical vapor deposition
  • translucent electrode and the other electrode can be organic polymers, organic oligomers, organic
  • one or more charge carrier-conducting layers ie, electron and / or hole-conducting layers, have a dopant.
  • organic functional layer stack in particular those which have a thickness of greater than or equal to 5 nm, an extinction coefficient k of less than or equal to 0.005 in a part of the visible spectral range, ie for wavelengths greater than 450 nm.
  • a hole-conducting layer which may have, for example, a hole transport layer with a thickness of up to 350 nm.
  • a hole-conducting layer has at least one hole-injection layer, one hole-transport layer or a combination of these.
  • tertiary Amines for example, tertiary Amines, carbazole derivatives, conductive polyaniline or Polyethylendioxythiophen prove advantageous.
  • the following materials may be suitable: NPB (N, '-Bis (naphth-1-yl) -N,' -bis (phenyl) benzidine, ß-NPB
  • dopant can be used, for example, a metal oxide, an organometallic compound, an organic material or a mixture thereof, for example W0 3 , M0O3, V 2 0 5 , Re 2 0 7 and Re 2 0 5 , di-rhodium tetra trifluoroacetate (Rh2 (TFA) 4 ) or the isoelectronic
  • a material having aromatic functional groups or being an aromatic organic material for example, aromatic materials having a marked number of fluorine and / or cyanide (CN) substituents.
  • Low molecular weight compounds can in particular by a thermal evaporation in vacuum (vacuum thermal evaporation, VTE or physical vapor deposition, PVD) or from the
  • Liquid phase are applied.
  • polymeric materials can be applied from the liquid phase or formed by concatenation of low molecular weight starting materials on the surface of the translucent electrode.
  • a combination of both approaches is possible, in which a thin layer of a p-type hole injection layer with a thickness of 10 to 20 nm is vapor-deposited on a hole injection layer which has been applied by means of a liquid method.
  • the hole-conducting layer typically has one
  • an electron-conducting layer has at least one electron-injection layer, an electron-transport layer or a combination of these.
  • the electron-conducting layer can become For example, the following materials are suitable: PBD (2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazole), BCP
  • a dopant may, for example, an alkali metal, an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, a
  • organometallic compound a molecular doping or a mixture thereof, for example Li, CS 3 P0 4 , CS 2 CO 3 , a metallocene, ie an organometallic compound having a metal M and two cyclopentadienyl radicals (Cp) in the form M (Cp) 2 / or a metal hydropyrimidopyrimidine complex.
  • the metal can be
  • tungsten include or be tungsten, molybdenum and / or chromium.
  • an electron-conducting layer may comprise an electron transport layer comprising, for example, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l, 10-phenanthroline (BCP) or 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen).
  • This material may preferably have a dopant which is selected from Li, CS 2 CO 3 , CS 3 P0 4 or a molecular doping.
  • Layer stack be present.
  • Electron blocking layer is arranged.
  • the at least one organic light-emitting layer has, as emitter molecules with an anisotropic molecular structure, an electroluminescent material. Suitable materials for this are anisotropic emitter materials which have a radiation emission due to fluorescence or phosphorescence.
  • the at least one organic light-emitting layer comprises a phosphorescent emitter material having an anisotropic molecular structure which is selected from iridium complexes, platinum complexes and palladium complexes or from mixtures thereof.
  • a phosphorescent emitter material having an anisotropic molecular structure which is selected from iridium complexes, platinum complexes and palladium complexes or from mixtures thereof.
  • the iridium complexes provide very good quantum yields when used as emitter molecules in organic light emitting devices. Continue to deliver as well
  • the phosphorescent emitters are not restricted to these metal complexes, but in principle other metal complexes such as lanthanide complexes, for example europium complexes, or also gold, rhenium, rhodium, ruthenium, osmium or zinc complexes are suitable.
  • metal complexes such as lanthanide complexes, for example europium complexes, or also gold, rhenium, rhodium, ruthenium, osmium or zinc complexes are suitable.
  • emitter materials for the at least one organic light-emitting layer in particular the following
  • the emitter molecules having the anisotropic molecular structure can be, for example, below
  • thermodynamic control are applied, wherein the emitter material, for example, together with a
  • Matrix material is evaporated in vacuo and placed on a
  • Charge carrier conductive layer that is, depending on the arrangement of the functional layers of the organic functional
  • the anisotropic alignment of the emitter molecules of the at least one organic light-emitting layer can take place.
  • thermodynamic control is understood here and below that in the deposition of the emitter molecules and optionally also the molecules of the matrix material no arbitrary orientation of the deposited molecules takes place, but rather that the orientation takes place at least partially in a preferred direction. Consequently, the transition dipole moments of the emitter molecules as a whole have an anisotropic distribution within the at least one organic light-emitting layer, which is characterized in particular by more than 66% of the transition dipole moments of the
  • Emission process which is a dipole transition, parallel to the layer plane of at least one organic light
  • orthogonal are aligned.
  • thermodynamic control the molecules enter during the deposition or in a later step with their
  • thermodynamic control can for example be made possible by a growth rate which is comparatively low, for example less than or equal to 0.5 nm / s,
  • thermodynamic control can additionally or alternatively also be achieved by a temperature treatment during the application or after the application, in which the at least one organic light-emitting layer is brought or maintained at a temperature which is elevated relative to the room temperature.
  • the at least one organic light-emitting layer can be brought, for example, to a temperature between 30 ° C and 100 ° C, wherein the selected temperatures must not cause damage to be applied or the already applied layers of the device.
  • the emitter molecules are frozen with the anisotropic molecular structure in their oriented orientation.
  • the molecules of a matrix material can therefore be carried out in particular such that none occurs at room temperature
  • Reorientation of the emitter molecules for example by isomerizations of ligands of the emitter molecules, can be done more.
  • thermodynamic control As an alternative to thermodynamic control it is possible to thermodynamic control it is possible to thermodynamic control it is possible to thermodynamic control it is
  • the at least one organic light-emitting layer comprises a matrix material, in which the emitter molecules with the anisotropic
  • Matrix material have an anisotropic molecular structure.
  • an anisotropic alignment of the emitter molecules can be additionally supported.
  • the matrix material having an anisotropic molecular structure also has to be such that in particular no substantially symmetrically substituted linking points may be present.
  • a matrix material with anisotropic molecular structure is understood as meaning a material in which, starting from a central branching point, in particular a central atom or a central ring, there are no three, four or more substituents having the same or essentially the same structure, only substituents being taken into account that are not hydrogen.
  • a similar structure means that the substituents are identical.
  • a substantially similar structure also means that although the at least three substituents differ with regard to the molecular weight attributable to them, this does not apply to any of the substituents of the branching point
  • Branching sites such as tertiary amine nitrogen atoms or at least triply substituted benzene rings, very different substituents.
  • the matrix material may have holes conductive and / or electron conductive properties.
  • the matrix material may be one or more of those conductive in connection with the holes
  • the at least one or more organic light emitting layers may particularly preferably each have visible light in a narrow or wide
  • Radiate wavelength range so monochrome or multi-colored or, for example, white light.
  • emitting layers may for this purpose comprise one or more organic light-emitting materials.
  • Multicolor or white light may be generated by the combination of various organic light emitting materials in the at least one organic light emitting layer or also by a combination of the emitter material in a plurality of organic light emitting layers. For example, one of several light
  • emissive layers emit red and green light while another light emissive layer emits blue light.
  • another light emissive layer emits blue light.
  • at least two or even all the light-emitting layers can generate white light.
  • An encapsulation arrangement can furthermore be arranged above the electrodes and the organic layers
  • the encapsulation arrangement may, for example, be in the form of a glass lid or, preferably, in the form of a glass lid
  • Thin-layer encapsulation be executed.
  • a glass lid for example in the form of a glass substrate with a cavity, can be adhesively bonded to the substrate by means of an adhesive layer.
  • a moisture-absorbing material getter
  • Encapsulation arrangement is understood in the present case to mean a device which is suitable for providing a barrier to atmospheric substances, in particular to moisture and oxygen and / or to further damaging substances
  • the encapsulation arrangement can have one or more layers each having a thickness of less than or equal to a few 100 nm.
  • the thin film encapsulant may comprise or consist of thin layers deposited by, for example, an atomic layer deposition (ALD) process Suitable materials for the layers of the encapsulation assembly are
  • alumina for example, alumina, zinc oxide, zirconia,
  • the encapsulation arrangement preferably has a layer sequence with a plurality of the thin layers, each having a thickness between an atomic layer and 10 nm, the boundaries being included.
  • the encapsulation arrangement may comprise at least one or a plurality of further layers, that is to say in particular barrier layers and / or passivation layers,
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • Silicon oxynitride indium tin oxide, indium zinc oxide, aluminum ⁇ doped zinc oxide, aluminum oxide and mixtures and
  • the one or more further layers may each have a thickness between 1 nm and 5 ym and preferably between 1 nm and 400 nm, the limits being included.
  • Figure 1A is a schematic representation of an organic light-emitting device according to a
  • Figure 1B is a schematic representation of an organic compound
  • Figure 2 is a schematic representation of relative proportions of outcoupling and loss channels generated in the active layer of a conventional OLED
  • Figure 3 is a schematic representation of relative shares of decoupling and loss of channels in a
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
  • FIG. 1A shows an exemplary embodiment of an organic light-emitting component 100. This has a substrate 1, on which a translucent electrode 3 and a further electrode 7 are applied. Between
  • Electrodes 3, 7 is an organic functional
  • the organic light-emitting component is designed as a so-called “bottom emitter” and has for this purpose a translucent substrate 1 made of glass.
  • the substrate 1 may also comprise or be made of another translucent material, for example a plastic or a glass-plastic laminate.
  • the further electrode 7 is in the embodiment shown as a reflective
  • the further electrode 7 may also be formed at least partially translucent, so that the organic light-emitting component 100 in this case bidirectionally, that is, on both sides,
  • an optical decoupling layer 2 is arranged between the translucent substrate 1 and the translucent electrode 3.
  • the optical coupling-out layer 2 is used for
  • the optical coupling-out layer 2 has a glass, in particular a high-refraction glass with a refractive index of approximately 1.9.
  • the optical coupling-out layer 2 can also be based on a polymer material, as described above in the general part.
  • the coupling-out layer 2 has scattering centers distributed in the glass material in the form of particles or pores which have a higher or lower refractive index than the glass material.
  • these can For example, be filled with air, while as particles, for example, Si0 2 , Ti0 2 , Zr0 2 and / or AI 2 O 3 can be used.
  • the optical coupling-out layer 2 can be used to cause, as in the general part above
  • the substrate 1 is formed as a coupling-out layer and
  • Electrodes 3, 7 and the organic layers can still be arranged an encapsulation arrangement, which is not shown for clarity.
  • Encapsulation arrangement may, for example, in the form of a glass lid or, preferably, in the form of a glass lid
  • Thin film encapsulation be carried out, as above in
  • optical Auskoppeltik 2 may be required that is formed on this under the translucent electrode 3 and a designed as a thin-film encapsulation encapsulation, as described above in the general part.
  • the translucent electrode 3 has a refractive index of greater than or equal to 1.6, and preferably greater than or equal to 1.7 and less than or equal to 2.1. Furthermore, thickness and Material of the translucent electrode 3 chosen such that the extinction coefficient in a visible light
  • Spectral range from 450 nm to 640 nm is less than or equal to 0.005.
  • ITO indium tin oxide
  • Resistance of the translucent electrode 3 is in a range of greater than or equal to 150 and less than or equal to 500 ⁇ -cm, whereby a sufficiently high conductivity of the translucent electrode 3 can be ensured.
  • the reflective formed further electrode 7 is in the illustrated embodiment of metal and has
  • the further reflective electrode 7 can have at least two or more metal layers or one or more TCO layers in combination with one or more metal layers.
  • the further electrode 7 can also have optical matching layers, for example comprising a TCO layer stack with a Bragg mirror-like design, in order to reflect the reflectivity of the layer
  • the further reflective electrode 7 preferably has a reflectivity of greater than or equal to 80% in the visible spectral range.
  • the translucent electrode 3 and / or the further electrode 7 may each also have another material described above in the general part.
  • Electrode 3 as an anode and the further electrode 7 is formed as a cathode. According to the polarity of the organic light-emitting device 100 predetermined thereby, the organic light-emitting layer 5 is sandwiched between a hole-conducting layer 4 on the side of the translucent electrode 3 and an electron-conducting layer 6
  • the organic light-emitting component 100 shown in the exemplary embodiment of FIG. 1 may also have a polarity inverted thereto, in which the translucent electrode 3 is designed as cathode and the further electrode 7 as anode, and
  • the holes conductive layer 4 has at least one
  • the hole-conducting layer 4 may additionally have a hole injection layer having a thickness in the range of tens of nanometers
  • Both the hole transport layer and the hole injection layer of the hole-conducting layer 4 as well as the electron-conducting layer 6 can be made of the materials described above in the general part, for example
  • organic layers for example electrons or holes blocking layers, may be present between the charge carrier conducting layers 4, 6 and the organic light
  • Extinction coefficient k of less than or equal to 0.005 in a part of the visible spectral range, ie for
  • the thickness of the holes may be conductive layer 4 and
  • the thickness of the hole transport layer is preferably greater than or equal to 5 nm and less than or equal to 350 nm, while the hole-conducting layer 4 at least for a part of the visible spectral range
  • Extinction coefficient k of less than or equal to 0.005.
  • the organic light-emitting layer 5 comprises at least one organic material which, during operation of the organic light-emitting component 100, which passes through the
  • the organic light-emitting layer 5 has a
  • organic functional layer stack have a total thickness of greater than or equal to 20 nm and less than or equal to 100 nm. In particular, this distance can be given essentially by the total thickness of the electron-conducting layer 6 arranged between the organic-light-emitting layer 5 and the further electrode 7 in the exemplary embodiment shown and, if appropriate, a hole-blocking layer arranged between the organic-light-emitting layer 5 and the electron-conducting layer 6 ,
  • Layer stack conventional refractive indices is particularly preferably the optical length between the organic light-emitting layer 5 and the further electrode 7 at a wavelength of, for example, 600 nm greater than or equal to 1.6 times of 20 nm and less than or equal to 1.8 times of 100 nm. Particularly preferred is the distance of the organic light-emitting layer 5 and the
  • further electrode 7 is greater than or equal to 30 nm and less than or equal to 60 nm.
  • the organic light-emitting layer 5 has emitter molecules with an anisotropic molecular structure, which are anisotropically aligned. That means the
  • Emitter molecules of the organic light-emitting layer 5 have no substantially spherical molecular structure but, for example, a rather elongated
  • anisotropic molecular structure for example at least two different ligands on, for example
  • Ligands that differ with respect to their atom coordinating to a central atom, or have a
  • the organic light-emitting layer 5 comprises a phosphorescent emitter material having an anisotropic molecular structure, which is selected from iridium complexes, platinum complexes, palladium complexes or mixtures thereof.
  • the organic light-emitting layer 5 may also comprise one or more other of the anisotropic emitter materials mentioned above in the general part.
  • the anisotropic emitter molecules can be used in a matrix material of organic light
  • an emitting layer 5 which is an isotropic or preferably also an anisotropic
  • Embodiment substantially, ie more than 66%, aligned in parallel, in particular more than 66% parallel to the plane of extension of the organic light-emitting layer 5.
  • the advantage of such an anisotropically oriented emitter material or the dipole moments is also below in connection with Figure 3 explained.
  • FIG. 1B shows a further exemplary embodiment of an organic light-emitting component 101 which, in comparison with the exemplary embodiment of FIG Comprises a plurality of organic light-emitting layers, which are arranged between the electrodes 3, 7 and of which, by way of example, the light-emitting layers
  • Emitter material with emitter molecules with an anisotropic molecular structure which are each anisotropically aligned. Furthermore, all the light-emitting layers 51, 52, 53 are at a distance from the further electrode 7, as in FIG.
  • charge generating layer a so-called “charge generation layer” arranged.
  • more or less light-emitting layers are also possible, that is, for example, two, four or more light-emitting layers
  • emitting layers have a as described in connection with Figure 1A distance to the reflective electrode 7 and anisotropic emitter molecules with an anisotropic orientation of the dipole moments to the main extension plane of the organic light-emitting layers.
  • emitting layer 5, 51, 52, 53 may cause a reduction in plasmon losses and optimization in terms of exploiting microcavity effects.
  • the optical decoupling layer 2 can thus be a significant increase in efficiency compared to known OLEDs are effected.
  • green emitting OLED on a standard glass substrate without optical Auskoppel Anlagen or other Auskoppelde is based.
  • the light-emitting layer on which FIG. 2 is based has isotropically arranged
  • the layer or layers arranged between the light-emitting layer and a reflective electrode is what the
  • Distance between the reflective electrode and the light-emitting layer corresponds to the relative proportions L of the coupling-out and loss channels of the light generated in the light-emitting layer. The relative shown
  • the region 21 indicates the relative proportion of the light which is coupled out of the translucent substrate.
  • the region 22 corresponds to the relative proportion of the light which is guided in the glass substrate by waveguiding.
  • the area 23 indicates the relative proportion of the light passing through
  • the area 24 denotes the relative proportion of the light which is guided in the translucent electrode and the organic layers by waveguiding effects.
  • the area 25 is the area of the light which is guided in the translucent electrode and the organic layers by waveguiding effects.
  • the relative proportion of the light 21 coupled out from the substrate rises slightly from a value for D of about 20 nm, while the value of the loss channel caused by the plasmon coupling, that is to say the region 25, increases substantially as the value for D increases decreases, whereby the relative proportion of the guided in the organic layers and the translucent electrode light increases.
  • Decoupling layer 2 in particular the proportion of the light which is guided in the translucent electrode 3 and the organic layers, at least partially decoupled. Therefore, as explained in connection with FIGS. 1A and 1B, the organic light-emitting layer 5, 51, 52, 53 are placed in the region of the maximum of the region 21 at values of D between approximately 20 nm and approximately 100 nm increased by this arrangement
  • organic light-emitting layers 5, 51, 52, 53 have, as described above, the emitter molecules with the anisotropic molecular structure, which are anisotropic and particularly preferably aligned in parallel
  • the dipole moments of the emitter molecules are aligned parallel or substantially parallel to the main plane of extent of the organic light-emitting layers 5, 51, 52, 53, whereby losses can be further suppressed by plasmon excitations in the further electrode, as also in connection with Figure 3 can be seen.
  • FIG. 3 shows a simulation of a conventional OLED as shown in FIG. 2, whereby here the fraction F of the dipole moments aligned in parallel is considered.
  • the region 31 indicates the relative proportion of the light which is coupled out of the translucent substrate.
  • the region 32 corresponds to the relative proportion of the light which is guided in the glass substrate by waveguiding.
  • the region 33 indicates the relative proportion of the light guided in the translucent electrode and the organic layers by waveguiding effects.
  • the dashed vertical line indicates one
  • the above-described decoupling at least a portion of this portion by the optical coupling-out layer 2 the radiated by the substrate 1 light power of the in
  • organic light-emitting layers 5, 51, 52, 53 generated light compared to known OLEDs with

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Abstract

Es wird ein organisches Licht emittierendes Bauelement angegeben mit einem transluzenten Substrat (1), auf dem eine transluzente Elektrode (3) angeordnet ist, auf der transluzenten Elektrode (3) mit einem organischen funktionellen Schichtenstapel mit organischen funktionellen Schichten aufweisend zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) und mit einer weiteren Elektrode (7), wobei die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur aufweist, die anisotrop ausgerichtet sind, und wobei alle organischen Licht emittierenden Schichten (5, 51, 52, 53) des organischen Licht emittierenden Bauelements zur weiteren Elektrode (7) einen Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm aufweisen.

Description

Beschreibung
Organisches Licht emittierendes Bauelement
Es wird ein organisches Licht emittierendes Bauelement angegeben .
Bei organischen Leuchtdioden (OLEDs) wird lediglich ein Teil des generierten Lichts direkt ausgekoppelt. Das restliche im aktiven Bereich erzeugte Licht verteilt sich auf verschiedene Verlustkanäle, so etwa in Licht, das im Substrat, in einer transparenten Elektrode und in organischen Schichten durch Wellenleitungseffekte geführt wird, sowie in
Oberflächenplasmonen, die in einer metallischen Elektrode erzeugt werden können. Die Wellenleitungseffekte kommen insbesondere durch die Brechungsindexunterschiede an den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten und Bereichen einer OLED zustande. Typischerweise wird bei bekannten OLEDs nur etwa ein Viertel des im aktiven Bereich erzeugten Lichts in die Umgebung, also beispielsweise Luft, ausgekoppelt, während etwa 25% des erzeugten Lichts durch Wellenleitung im Substrat, etwa 20% des erzeugten Lichts durch Wellenleitung in einer transparenten Elektrode und den organischen
Schichten und etwa 30% durch die Erzeugung von
Oberflächenplasmonen in einer metallischen Elektrode für die Abstrahlung verloren gehen. Das in den Verlustkanälen
geführte Licht kann insbesondere ohne technische
Zusatzmaßnahmen nicht aus einer OLED ausgekoppelt werden.
Um die Lichtauskopplung und damit die abgestrahlte
Lichtleistung zu erhöhen, sind beispielsweise Maßnahmen bekannt, das in einem Substrat geführte Licht in
abgestrahltes Licht auszukoppeln. Hierzu werden beispielsweise auf der Substrataußenseite Folien mit
Streupartikeln, Folien mit Oberflächenstrukturen wie etwa Mikrolinsen verwendet. Es ist auch bekannt, eine direkte Strukturierung der Substrataußenseite vorzusehen oder
Streupartikel in das Substrat einzubringen. Einige dieser Ansätze, beispielsweise die Verwendung von Streufolien, werden bereits kommerziell eingesetzt und können insbesondere bei als Beleuchtungsmodule ausgeführten OLEDs bezüglich der Abstrahlfläche hochskaliert werden. Jedoch haben diese
Ansätze zur Lichtauskopplung die wesentlichen Nachteile, dass die Auskoppeleffizienz auf etwa 60 bis 70% des im Substrat geleiteten Lichts begrenzt ist und dass das Erscheinungsbild der OLED wesentlich beeinflusst wird, da durch die
aufgebrachten Schichten oder Filme eine milchige, diffus reflektierende Oberfläche erzeugt wird.
Es sind weiterhin Ansätze bekannt, das in organischen
Schichten oder in einer transparenten Elektrode geführte Licht auszukoppeln. Diese Ansätze haben sich jedoch bisher noch nicht kommerziell in OLED-Produkten durchgesetzt.
Beispielsweise wird in der Druckschrift Y. Sun, S.R. Forrest, Nature Photonics 2,483 (2008) das Ausbilden von sogenannten "low-index grids" vorgeschlagen, wobei auf eine transparente Elektrode strukturierte Bereiche mit einem Material mit niedrigem Brechungsindex aufgebracht werden. Weiterhin ist es auch bekannt, hoch brechende Streubereiche unter einer transparenten Elektrode in einer polymeren Matrix
aufzubringen, wie beispielsweise in der Druckschrift
US 2007/0257608 beschrieben ist. Hierbei hat die polymere Matrix in der Regel einen Brechungsindex im Bereich von n=l,5 und wird nasschemisch aufgebracht. Weiterhin sind auch so genannte Bragg-Gitter oder photonische Kristalle mit
periodischen Streustrukturen mit Strukturgrößen im Wellenlängenbereich des Lichts bekannt, wie beispielsweise in den Druckschriften Ziebarth et al . , Adv. Funct . Mat . 14, 451 (2004) und Do et al . , Adv. Mat. 15, 1214 (2003) beschrieben sind .
Jedoch kann mit derartigen Maßnahmen der Anteil des im aktiven Bereich einer OLED erzeugten Lichts, der in Plasmonen umgewandelt wird, nicht beeinflusst oder gar ausgekoppelt werden .
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches Licht emittierendes Bauelement mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht anzugeben, das eine verbesserte Effizienz und
Lichtauskopplung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem
unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein organisches Licht emittierendes Bauelement auf einem Substrat eine transluzente Elektrode und eine weitere Elektrode auf, zwischen denen ein organischer funktioneller Schichtenstapel angeordnet ist. Besonders bevorzugt kann die weitere
Elektrode reflektierend ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass die weitere Elektrode
zumindest teilweise transluzent ausgebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine erste Schicht, die „auf" einer zweiten Schicht angeordnet oder aufgebracht ist, bedeuten, dass die erste Schicht unmittelbar in einem direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der zweiten Schicht angeordnet oder aufgebracht ist. Weiterhin kann auch ein mittelbarer Kontakt bezeichnet sein, bei dem weitere Schichten zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet sind.
Mit „transluzent" wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transluzente Schicht transparent, also klar
durchscheinend, oder zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass die transluzente Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transluzent bezeichnete Schicht möglichst transparent ausgebildet, so dass insbesondere die Absorption von Licht so gering wie möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest eine oder mehrere organische Licht emittierende Schichten auf. Mit anderen Worten kann die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten aufweisen. Die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten sind zwischen zwei Ladungsträger leitende Schichten angeordnet, von denen eine als Löcher leitende Schicht und die andere als Elektronen leitende Schicht ausgebildet ist. Beispielsweise können auf der transluzenten Elektrode eine organische Löcher leitende Schicht, darüber die zumindest eine organische Licht
emittierende Schicht und über dieser eine organische Elektronen leitende Schicht angeordnet sein. Alternativ dazu kann der organische funktionelle Schichtenstapel auch eine hinsichtlich der Polarität dazu invertierte Struktur
aufweisen, das bedeutet, dass in diesem Fall von der
transluzenten Elektrode aus gesehen eine organische
Elektronen leitenden Schicht unter der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht und eine organische Löcher leitende Schicht über der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht angeordnet sind.
Weist der organische funktionelle Schichtenstapel eine
Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten auf, können zwischen benachbarten organischen Licht emittierenden Schichten auch weitere Ladungsträger leitende Schichten, insbesondere jeweils eine Elektronen leitende Schicht und eine Löcher leitende Schicht, angeordnet sein. Benachbarte organische Licht emittierende Schichten können dadurch insbesondere in Serie geschaltet sein. Eine solche
Kombination aus benachbarten Elektronen und Löcher leitenden Schichten, zwischen denen weiterhin zusätzlich auch eine als Ladungsträgererzeugungszone fungierende undotierte Schicht angeordnet sein kann, kann auch als so genanntes "charge generation layer" (CGL) bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat transluzent ausgebildet und die transluzente Elektrode ist zwischen dem transluzenten Substrat und dem organischen funktionellen Stapel angeordnet, sodass in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht erzeugtes Licht durch die transluzente Elektrode und das transluzente Substrat abgestrahlt werden können. Ein
derartiges organisches Licht emittierendes Bauelement kann auch als so genannter "bottom emitter" bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Substrat eines oder mehrere
Materialien in Form einer Schicht, einer Platte, einer Folie oder einem Laminat aufweisen, die ausgewählt sind aus Glas, Quarz, Kunststoff. Besonders bevorzugt weist das Substrat Glas, beispielsweise in Form einer Glasschicht, Glasfolie oder Glasplatte, auf oder ist daraus.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende
Schicht oder weisen die mehreren organischen Licht
emittierenden Schichten Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur auf, die anisotrop ausgerichtet sind.
Unter einer anisotropen Molekülstruktur wird hier und im Folgenden verstanden, dass die eingesetzten Moleküle keine im Wesentlichen kugelige Molekülstruktur ausbilden, sondern eine eher langgestreckte Molekülstruktur. Um dies zu erreichen, weisen Emittermoleküle mit anisotroper Molekülstruktur insbesondere zumindest zweierlei unterschiedliche Liganden auf, beispielsweise Liganden, die sich hinsichtlich ihrer an ein Zentralatom koordinierenden Atome unterscheiden, oder weisen eine quadratisch-planare Umgebung des Zentralatoms auf .
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform liegen die Emittermoleküle der zumindest einen oder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten im
Wesentlichen parallel ausgerichtet vor, insbesondere parallel zur Erstreckungsebene der zumindest einen oder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten. Insbesondere kann das bedeuten, dass die anisotropen Emittermoleküle wie weiter unten beschrieben Übergangsdipolmomente, im Folgenden auch kurz als Dipolmomente bezeichnet, aufweisen, die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht angeordnet sind. „Im Wesentlichen parallel" kann insbesondere bedeuten, dass die Emittermoleküle und insbesondere deren Dipolmomente zu mehr als 2/3, also zu mehr als etwa 66%, parallel zur Haupterstreckungsebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht ausgerichtet sind. Im Folgenden kann mit einer Ausrichtung von „mehr als 66%" eine Ausrichtung von mehr als 2/3 und mit einer Ausrichtung von „weniger als 33%" eine Ausrichtung von weniger als 1/3 bezeichnet sein.
Bei einer anisotropen und insbesondere bei einer im
Wesentlichen parallelen Anordnung der Emittermoleküle und insbesondere ihrer Dipolmomente können Verluste durch
Plasmonenanregungen in der weiteren, bevorzugt
reflektierenden, Elektrode erheblich unterdrückt werden, so dass ein Effizientverlust der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht durch Plasmonenanregung somit zumindest teilweise vermieden werden kann, wodurch letztlich die Gesamteffizienz des organischen Licht emittierenden
Bauelements deutlich steigen kann. Dementsprechend kann durch die Unterdrückung der Plasmonenanregung durch die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht emittierenden
Schichten der Anteil der erzeugten Strahlungsleistung
beziehungsweise des erzeugten Lichts aus der oder den
organischen Licht emittierenden Schichten, der in den
organischen Schichten und/oder der transluzenten Elektrode durch Wellenleitungseffekte geführt wird, erhöht werden. Im Gegensatz zu Plasmonen kann dieser Anteil mithilfe einer optischen Auskoppelschicht, wie weiter unten beschrieben ist, zumindest zum Teil aus dem organischen Licht emittierenden Bauelement ausgekoppelt werden, sodass es bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement möglich ist, die durch das Substrat abgestrahlte
Lichtleistung im Vergleich zu bekannten OLEDs mit
typischerweise isotrop und ungerichtet angeordneten
Emittermolekülen zu erhöhen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende
Schicht einen Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm zur weiteren, bevorzugt
reflektierenden, Elektrode auf. Das kann insbesondere
bedeuten, dass die zwischen der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht und der weiteren Elektrode angeordneten organischen funktionellen Schichten des
organischen funktionellen Schichtenstapels eine Gesamtdicke von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm aufweisen .
Weist der organische funktionelle Schichtenstapel mehrere organische Licht emittierende Schichten auf, so weisen alle Licht emittierenden Schichten einen Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm zur weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die optische Länge zwischen der weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode und der zumindest einen organischen Licht emittierenden
Schicht oder zwischen der weitern, bevorzugt reflektierenden, Elektrode und jeder der mehreren organischen Licht
emittierenden Schichten für eine Wellenlänge von 600 nm größer oder gleich dem 1,6-fachen von 20 nm und kleiner oder gleich dem 1,8-fachen von 100 nm. Die Werte 1,6 und 1,8 entsprechen dabei einem Bereich von bevorzugten Brechungsindexwerten für die organischen funktionellen
Schichten .
Weiterhin kann der Abstand der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht oder jeder der mehreren
organischen Licht emittierenden Schichten zur weiteren, bevorzugt reflektierenden, Elektrode kleiner oder gleich 70 nm sein.
Die Erfinder haben festgestellt, dass sich durch den hier beschriebenen Abstand der zumindest einen oder der mehreren organischen Licht emittierenden Schichten zur weiteren
Elektrode aufgrund von Mikrokavitätseffekten, beispielsweise aufgrund des dem Fachmann bekannten sogenannten Purcell- Effekts, eine effizientere Lichterzeugung ermöglicht, wobei weiterhin die noch vorhandenen Plasmonenverlustkanäle durch die oben beschriebene anisotrope und insbesondere parallele Anordnung der Emittermoleküle unterdrückt werden.
Weiterhin ist es durch den hier beschriebenen geringen
Abstand der zumindest einen oder der mehreren Licht
emittierenden Schichten zur weiteren Elektrode ein
organisches Licht emittierendes Bauelement zu schaffen, das eine im Vergleich zu bekannten OLEDs geringe Gesamtdicke aufweist. Bei bekannten OLEDs steigen aufgrund der größeren Dicke des organischen funktionellen Schichtenstapels die Anforderungen an die Transparenz und insbesondere auch an die Dotierung der organischen funktionellen Schichten zwischen der Licht emittierenden Schicht und der weiteren Elektrode, dass bei einer größeren Dicke noch eine ausreichenden
Leitfähigkeit gewährleistet ist. Bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement ist es dadurch, dass wie oben beschrieben die zumindest eine Licht emittierende Schicht anisotrope Emittermoleküle mit einer anisotropen Orientierung aufweist, möglich, dass nur noch eine geringe Plasmonenanregung in der weiteren Elektrode stattfindet und sich der „eingesparte" Anteil der Plasmonen gleichmäßig auf die übrigen Verlustkanäle aufteilt und somit für eine effiziente Auskopplung, sowohl ohne als auch etwa mithilfe der unten beschriebenen optischen Auskoppelschicht, zur Verfügung steht.
Die Erfinder haben festgestellt, dass sich die im Folgenden beschriebenen weiteren Ausführungsformen und Merkmale auf die Effizienz und Lichtauskopplung des hier beschriebenen
organischen Licht emittierenden Bauelements mit den vorab beschriebenen Ausführungsformen und Merkmalen und
insbesondere den oben beschriebenen zumindest einen Licht emittierenden Schicht auswirken können, so dass die hier beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale insbesondere auch als Aufbauregeln für eine besonders effiziente
Schichtarchitektur für das organische Licht emittierenden Bauelement verstanden werden können, die sich insbesondere auch in ihrer vorteilhaften Zusammenwirkung auszeichnen können .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der der
zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht abgewandten Seite der transluzenten Elektrode eine optische Auskoppelschicht angeordnet. Insbesondere kann die optische Auskoppelschicht auf dem Substrat aufgebracht sein. Weiterhin kann auf der optischen Auskoppelschicht die transluzente Elektrode angeordnet sein. Die optische Auskoppelschicht kann insbesondere zur so genannten internen Auskopplung geeignet und vorgesehen sein, also zur Verringerung desjenigen Teils der in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht erzeugten Strahlungsleistung beziehungsweise des dort erzeugten Lichts, das in organischen Schichten und/oder in der transluzenten Elektrode geführt wird. Besonders bevorzugt kann die optische Auskoppelschicht ein Material aufweisen, das einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 aufweist. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn der
Brechungsindex der optischen Auskoppelschicht größer oder gleich 1,8 und besonders bevorzugt größer oder gleich 1,85 ist. Besonders vorteilhaft ist, wenn die optische
Auskoppelschicht einen Brechungsindex aufweist, der größer oder gleich einem schichtdickengewichteten mittleren
Brechungsindex der organischen funktionellen Schichten und der transluzenten Elektrode ist.
Die optische Auskoppelschicht kann beispielsweise ein so genanntes hochbrechendes Glas, also ein Glas mit einem
Brechungsindex von größer oder gleich 1,8 und besonders bevorzugt größer oder gleich 1,85, beispielsweise mit einem Brechungsindex von 1,9, aufweisen.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die optische
Auskoppelschicht ein organisches Material, insbesondere ein Polymer-basiertes Material, aufweist, das beispielsweise nasschemisch auf das Substrat aufgebracht sein kann.
Beispielsweise kann die optische Auskoppelschicht hierzu eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen:
Polycarbonat (PC) , Polyethylennaphthalat (PEN) ,
Polyethylenterephthalat (PET) , Polyurethan (PU) , Polyacrylat, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) , Epoxid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die optische
Auskoppelschicht Licht streuend. Dazu weist die optische Auskoppelschicht beispielsweise Streuzentren auf, die in einem der vorgenannten Materialien verteilt angeordnet sind. Die vorgenannten Materialien bilden dazu ein Matrixmaterial, in dem die Streuzentren eingebettet sind. Die Streuzentren können durch Bereiche und/oder Partikel mit einem höheren oder niedrigeren Brechungsindex als das Matrixmaterial ausgebildet sein. Beispielsweise können die Streuzentren durch Partikel, beispielsweise S1O2, T1O2, ZrÜ2, AI2O3, oder durch Poren, die beispielsweise luftgefüllt sein können, gebildet werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das transluzente Substrat als optische Auskoppelschicht ausgebildet ist und eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transluzente Elektrode einen Brechungsindex auf, der an den Brechungsindex der organischen Schichten angepasst ist und bevorzugt dem schichtdickengewichteten Mittelwert der Brechungsindizes der organischen Schichten entspricht. Die transluzente Elektrode kann insbesondere einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 1,7 aufweisen. Als besonders vorteilhaft hat sich auch ein
Brechungsindex für die transluzente Elektrode in einem
Bereich von größer oder gleich 1,7 und kleiner oder gleich 2 , 1 erwiesen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transluzente Elektrode eine niedrige Absorption, insbesondere in einem Spektralbereich von mehr als 450 nm, beispielsweise in einem sichtbaren Spektralbereich zwischen 450 nm und 640 nm, auf. Besonders bevorzugt weist die transluzente Elektrode in einem solchen Spektralbereich einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 auf. Insbesondere sollte die Gesamttransmission der transluzenten Elektrode im sichtbaren Spektralbereich 80% nicht unterschreiten und somit größer oder gleich 80% sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die transluzente Elektrode als Anode ausgeführt und kann somit als Löcher injizierendes Material dienen. Die weitere Elektrode ist dann als Kathode ausgebildet. Alternativ dazu kann die
transluzente Elektrode auch als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen injizierendes Material dienen. Die weitere Elektrode ist dann als Anode ausgebildet. Die
Ausbildung der transluzenten Elektrode und der weiteren
Elektrode als Anode oder Kathode richtet sich insbesondere nach dem oben beschriebenen Aufbau des organischen
funktionellen Schichtenstapels.
Die transluzente Elektrode kann beispielsweise ein
transparentes leitendes Oxid aufweisen oder aus einem
transparenten leitenden Oxid bestehen. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO") sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid,
Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoff erbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02 oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre Metallsauerstoff- Verbindungen, wie beispielsweise Zn2Sn04, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Zn2ln20s oder In4Sn30i2 oder Mischungen
unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n- dotiert sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die transluzente Elektrode ITO auf oder ist daraus. Insbesondere kann die transluzente Elektrode dabei eine Dicke von größer oder gleich 50 nm und kleiner oder gleich 200 nm aufweisen. In einem derartigen Dickenbereich liegt die Transmission im sichtbaren Spektralbereich der transluzenten Elektrode bei größer oder gleich 80% und der spezifische Widerstand p in einem Bereich von etwa 150 bis 500 μΩ-cm.
Ist die weitere Elektrode transluzent oder zumindest
teilweise transluzent ausgebildet, kann sie eines oder mehrere in Verbindung mit der transluzenten Elektrode
beschriebenen Merkmale aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die weitere
Elektrode reflektierend ausgebildet und weist ein Metall auf, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium,
Silber, Gold, Magnesium, Kalzium und Lithium sowie
Verbindungen, Kombinationen und Legierungen. Insbesondere kann die weitere reflektierende Elektrode Ag, AI oder
Legierungen mit diesen aufweisen, beispielsweise Ag:Mg,
Ag:Ca, Mg:Al. Alternativ oder zusätzlich kann die weitere reflektierende Elektrode auch eines der oben genannten TCO- Materialien aufweisen.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die weitere reflektierend ausgebildete Elektrode zumindest zwei oder mehr Schichten aufweist und als so genannte Bi-Layer- oder Multi-Layer- Elektrode ausgebildet ist. Beispielsweise kann die weitere reflektierende Elektrode hierzu den organischen Schichten zugewandt eine Ag-Schicht mit einer Dicke von größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 50 nm aufweisen, auf der eine Aluminiumschicht aufgebracht ist. Es ist auch möglich, dass die weitere reflektierende Elektrode alternativ zu
Metall-Metall-Schichtkombinationen oder Metal- Multischichtkombinationen eine oder mehrere TCO-Schichten in Kombination mit zumindest einer Metallschicht aufweist.
Beispielsweise kann die weitere reflektierende Elektrode eine Kombination aus einer TCO- und einer Silberschicht aufweisen. Es ist auch möglich, dass beispielsweise eine Metallschicht zwischen zwei TCO-Schichten angeordnet ist. In derartigen Ausführungen kann eine der Schichten oder können mehrere Schichten auch als Nukleationsschichten ausgebildet sein.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die weitere reflektierend ausgebildete Elektrode weitere optische Anpassungsschichten zur Einstellung der Reflektivität beziehungsweise des
reflektierten Spektralbereichs aufweist. Derartige optische Anpassungsschichten können insbesondere bei monochromes Licht emittierenden Schichten beziehungsweise monochromes Licht abstrahlenden organischen Licht emittierenden Bauelementen von Vorteil sein. Eine optische Anpassungsschicht sollte dazu vorteilhafterweise leitfähig sein und kann beispielsweise eine oder mehrere TCO-Schichten aufweisen, die in einer
Bragg-Spiegel-artigen Anordnung übereinander angeordnet sind.
Besonders bevorzugt weist die weitere reflektierend
ausgebildete Elektrode eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich auf.
Die weitere reflektierend ausgebildete Elektrode kann
beispielsweise mittels eines physikalischen Dampfphasen- Abscheideverfahrens ("physical vapor deposition", PVD) und/oder mittels Sputterns hergestellt werden. Die organischen funktionellen Schichten zwischen der
transluzenten Elektrode und der weiteren Elektrode können organische Polymere, organische Oligomere, organische
Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle
beziehungsweise niedermolekulare Verbindungen („small
molecules") oder Kombinationen daraus aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen eine oder mehrere Ladungsträger leitende Schichten, also Elektronen und/oder Löcher leitende Schichten, einen Dotierstoff auf. Der
Dotierstoff bewirkt mit Vorteil eine Erhöhung der
Leitfähigkeit, um die Betriebsspannung des organischen Licht emittierenden Bauelements niedrig zu halten.
Die Erfinder haben weiterhin festgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die organischen Schichten des
organischen funktionellen Schichtenstapels, insbesondere diejenigen, die eine Dicke von größer oder gleich 5 nm aufweisen, einen Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 in einem Teil des sichtbaren Spektralbereichs, also für Wellenlängen von größer als 450 nm, aufweisen.
Insbesondere gilt dies auch für eine Löcher leitende Schicht, die beispielsweise eine Löchertransportschicht mit einer Dicke von bis zu 350 nm aufweisen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Löcher leitende Schicht zumindest eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht oder eine Kombination dieser auf.
Insbesondere kommen als Lochtransport- bzw.
Lochinjektionsschicht sowohl dotierte Schichten aus
molekularen Verbindungen als auch aus elektrisch leitenden Polymeren in Frage. Als Materialien insbesondere für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Weiterhin können sich beispielsweise folgende Materialien eignen: NPB (N, ' -Bis (naphth-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin, ß-NPB
(Ν,Ν' -Bis (naphth-2-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -benzidin) , TPD (Ν,Ν'- Bis ( 3-methylphenyl ) -N, ' -bis (phenyl ) -benzidin) , N, N ' - Bis (naphth-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -2, 2-dimethylbenzidin, DMFL- TPD (Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- dimethylfluoren, DMFL-NPB (N, N ' -Bis (naphth-l-yl) -N, N ' - bis (phenyl) -9, 9-dimethylfluoren) , DPFL-TPD (N,N'-Bis(3- methylphenyl) -N, ' -bis (phenyl) -9, 9-diphenylfluoren) , DPFL-NPB (N, ' -Bis (naphth-l-yl) -N, ' -bis (phenyl) -9, 9-diphenylfluoren) , TAPC (Di- [4- (N, -ditolyl-amino) -phenyl] cyclohexan) , PAPB (N, ' -bis (phenanthren-9-yl) -N, ' -bis (phenyl) -benzidin) , NB (N, N, ' , ' -tetra-naphth-2-yl-benzidin) , TiOPC (Titanoxide phthalocyanin) , CuPC (Kupfer-Phthalocyanin) , F4-TCNQ
(2, 3, 5, 6-Tetrafluor-7 , 7,8,8, -tetracyano-chinodimethan) , PPDN (Pyrazino [2, 3-f ] [ 1 , 10 ] phenanthrolin-2 , 3-dicarbonitril ) , MeO- TPD (N, Ν,Ν' ,Ν' -Tetrakis (4-methoxyphenyl) benzidin) , ß - NPP (N, ' -di (naphth-2-yl) -Ν,Ν' -diphenylbenzol-1, 4-diamin) , NTNPB (N, ' -di-phenyl-N, ' -di- [ 4- (N, N-di-tolyl-amino) phenyl ] benzidin) und PNPB (N, ' -di-phenyl-N, ' -di- [ 4- (N, N-di- phenyl-amino) phenyl ] benzidin) , 1 , 4 -bis (2-phenylpyrimidin-5- yl)benzen (BPPyP) , 1, 4-bis (2-methylpyrimidin-5-yl) benzen (BMPyP) , 1, 4-di (1, 10-phenanthrolin-3-yl) benzen (BBCP) , 2,5- di (pyridin-4-yl) pyrimidin (DPyPy) , 1 , 4-bis (2- (pyridin-4- yl ) pyrimidin-5-yl ) benzen (BPyPyP) , 2 , 2 ' , 6, 6 ' -tetraphenyl- 4 , 4 ' -bipyridin (GBPy) , 1, 4-di (benzo [h] chinolin-3-yl) benzol (PBAPA), 2, 3, 5, 6-tetraphenyl-4, 4 ' -bipyridin (TPPyPy) , 1,4- bis (2, 3, 5, 6-tetraphenylpyridin-4-yl) benzen (BTPPyP) , 1,4- bis (2, 6-tetrapyridinylpyridin-4-yl) benzen (BDPyPyP) oder Gemische der vorgenannten Stoffe genannt. Als Dotierstoff kann dabei beispielsweise ein Metalloxid, eine metallorganische Verbindung, ein organisches Material oder eine Mischung daraus verwendet werden, beispielsweise W03, M0O3, V205, Re207 und Re205, Di-rhodium-tetra- trifluoroacetat (Rh2(TFA)4) oder die isoelektronische
Rutheniumverbindung Ru2 (TFA) 2 (CO) 2 oder ein organisches
Material, das aromatische funktionelle Gruppen aufweist oder ein aromatisches organisches Materialien ist, beispielsweise aromatische Materialien mit einer ausgeprägten Anzahl von Fluor- und/oder Cyanid (CN) -Substituenten .
Niedermolekulare Verbindungen können insbesondere durch ein thermisches Verdampfen im Vakuum (vacuum thermal evaporation, VTE oder physical vapor deposition, PVD) oder aus der
Flüssigphase aufgebracht werden. Polymere Materialien können beispielsweise aus der Flüssigphase aufgebracht werden oder durch Verkettung von niedermolekularen Ausgangsmaterialien auf der Oberfläche der transluzenten Elektrode gebildet werden. Ebenso ist eine Kombination von beiden Ansätzen möglich, in der auf einer Lochinjektionsschicht, die mittels eines Flüssigverfahrens aufgebracht wurde, eine dünne Schicht einer p-dotierten Lochinjektionsschicht mit einer Dicke von 10 bis 20 nm aufgedampft wird.
Die Löcher leitende Schicht weist typischerweise einen
Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 und besonders bevorzugt in einem Bereich von größer oder gleich 1,6 und kleiner oder gleich 1,9 auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Elektronen leitende Schicht zumindest eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht oder eine Kombination dieser auf. Für die Elektronen leitende Schicht können sich beispielsweise die folgenden Materialien eignen: PBD (2- (4- Biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1, 3, 4-oxadiazol) , BCP
(2, 9-Dimethyl-4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin) , BPhen (4,7- Diphenyl-1, 10-phenanthrolin) , TAZ (3- (4-Biphenylyl) -4-phenyl- 5-tert-butylphenyl-l, 2, 4-triazol) , Bpy-OXD (1, 3-Bis [2- (2, 2 ' - bipyrid-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazol-5-yl] benzol) , BP-OXD-Bpy (6,6'- Bis [5- (biphenyl-4-yl) -1,3, 4-oxadiazol-2 -yl ] -2,2' -bipyridyl) , PADN (2-phenyl-9, 10-di (naphth-2-yl) -anthracen) , Bpy-FOXD
(2, 7 -Bis [2- (2, 2 ' -bipyrid- 6-yl ) -1, 3, -oxadiazol-5-yl] -9,9- dimethylfluoren) , OXD-7 (1, 3-Bis [2- (4-tert-butylphenyl) - 1, 3, 4-oxadiazol-5-yl] benzol) , HNBphen (2- (naphth-2-yl) -4, 7- diphenyl-1, 10-phenanthrolin) , NBphen (2, 9-Bis (naphth-2-yl) - 4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin) , und 2-NPIP (l-methyl-2- (4-
(naphth-2-yl ) phenyl ) -lH-imidazo [4,5-f] [1,10] phenanthrolin) sowie Gemische der vorgenannten Stoffe.
Als Dotierstoff kann dabei beispielsweise ein Alkalimetall, ein Alkalimetallsalz, ein Erdalkalimetallsalz, eine
metallorganische Verbindung, eine molekulare Dotierung oder eine Mischung daraus verwendet werden, beispielsweise Li, C S 3 P04 , CS2CO3, ein Metallocen, also eine metallorganische Verbindung mit einem Metall M und zwei Cyclopentadienylresten (Cp) in der Form M(Cp)2/ oder ein Metall- Hydropyrimidopyrimidin-Komplex . Das Metall kann
beispielsweise Wolfram, Molybdän und/oder Chrom umfassen oder sein .
Beispielsweise kann eine Elektronen leitende Schicht eine Elektronentransportschicht aufweisen, die beispielsweise 2,9- Dimethyl-4, 7-diphenyl-l, 10-phenanthrolin (BCP) oder 4,7- Diphenyl-1, 10-phenanthrolin (BPhen) aufweist. Dieses Material kann bevorzugt einen Dotierstoff aufweisen, der ausgewählt ist aus Li, C S 2CO3 , C S 3 P04 oder einer molekularen Dotierung. Zusätzlich zur organischen Löcher leitenden Schicht und zur organischen Elektronen leitenden Schicht, zwischen den die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht
beziehungsweise die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten angeordnet sind, können eine oder mehrere weitere organische Schichten im organischen funktionellen
Schichtenstapel vorhanden sein. Insbesondere kann
beispielsweise zwischen einer Elektronen leitenden Schicht und einer organischen Licht emittierenden Schicht eine
Löcherblockierschicht angeordnet sein. Es ist auch möglich, das zwischen einer Löcher leitenden Schicht und einer
organischen Licht emittierenden Schicht eine
Elektronenblockierschicht angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht als Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur ein elektrolumineszierendes Material auf. Als Materialien hierzu eignen sich anisotrope Emittermaterialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht ein phosphoreszentes Emittermaterial mit anisotroper Molekülstruktur auf, das ausgewählt ist aus Iridium-Komplexen, Platin-Komplexen und Palladium-Komplexen bzw. aus Mischungen hiervon. Insbesondere die Iridium-Komplexe liefern sehr gute Quantenausbeuten, wenn sie als Emittermoleküle in organischen Licht emittierenden Vorrichtungen verwendet werden. Weiterhin liefern auch
Platin- und Palladium-Komplexe sehr gute Ergebnisse, da sich diese aufgrund der meist quadratisch planaren Koordination bei Vorliegen eines entsprechenden Matrixmaterials sehr leicht zu im Wesentlichen parallel zueinander und zur
Substratoberfläche ausgerichteten Molekülanordnungen
abscheiden lassen. Generell sind die phosphoreszenten Emitter aber nicht auf diese Metallkomplexe beschränkt, vielmehr sind grundsätzlich auch andere Metallkomplexe wie Lanthanoid- Komplexe, beispielsweise Europium-Komplexe, oder auch Gold-, Rhenium-, Rhodium-, Ruthenium-, Osmium- oder Zink-Komplexe geeignet .
Als Emittermaterialien für die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht können insbesondere folgende
Verbindungen in Betracht kommen, die ein Emissionsmaximum im blauen, grünen oder roten Spektralbereich aufweisen:
Ir (ppy) 2 (acac) = (Bis (2-phenylpyridin) (acetylacetonat) iridium ( 11 ) ) , Ir (mppy) 2 (acac) = (Bis [2- (p-tolyl) pyridin] acetylacetonat) iridium(III) ) , Bis [1- (9, 9-dimethyl- 9H-fluoren- 2-yl) -isochinolin] (acetylacetonat) iridium(III) ,
Ir (mdq) 2 (acac) = (Bis (2-methyl-dibenzo [ f, h] -chinoxalin)
(acetylacetonat) iridium (III) ) , Iridium (III) -bis (dibenzo [f, h] - chinoxalin) (acetylacetonat), Ir (btp) 2 (acac) = (Bis (2-benzo [b] thiophen-2-yl-pyridin) (acetylacetonat) iridium(III) ) ,
Ir (piq) 2 (acac) = (Bis ( 1-phenylisochinolin) (acetylacetonat) iridium (III) ) , Ir (fliq) 2 (acac) -1 = (Bis [ 1- ( 9, 9-dimethyl- 9H- fluoren-2-yl) -isochinolin] (acetylacetonat) iridium (III) ) , Hex- Ir (phq) 2 (acac) = Bis [2- (4-n-hexylphenyl) chinolin] (acetylacetonat) iridium (III) , Ir (flq) 2 (acac) -2 = (Bis[3-(9,9- dimethyl- 9H-fluoren-2-yl) -isochinolin] (acetylacetonat) iridium(III) ) , Bis [2- (9, 9-dibutylfluorenyl ) -1-isochinolin]
(acetylacetonat) iridium(III) , Bis [2- (9, 9-dihexylfluorenyl ) -1- pyridin] (acetylacetonat) iridium ( I I I ) , (fbi) 2Ir (acac) =
Bis (2- (9, 9-diethyl-fluoren-2-yl) -1-phenyl-lH-benzo [d] imidazo- lato) (acetylacetonat) iridium (III) , , Ir (2-phq) 2 (acac) =
(Bis (2-phenylchinolin) (acetylacetonat) iridium (III) ) , Iridium (III) -bis (2- (2 ' -benzothienyl) pyridinato-N, C3 ' ) (acetyl- acetonat) , Ir (BT) 2 (acac) = Bis (2-phenylbenzothiazolat )
(acetylacetonat ) iridium (III) , (PQ)2lr(dpm) = Bis (2- phenylchinolin) (2,2,6, 6-tetramethylheptan-3 , 5-dionat) iridium ( 111 ) , (Piq) 2Ir (dpm) = Bis (phenylisochinolin) (2,2,6,6- tetramethylheptan-3, 5-dionat) iridium (III) und Iridium ( III ) bis (4-phenylthieno [3, 2-c]pyridinato-N,C2') acetylacetonat sowie Gemische der vorgenannten Stoffe. Alternativ zu den aufgelisteten Komplexen mit Iridium können diese auch ein anderes, oben genanntes Metall, beispielsweise Platin,
Palladium oder ein Lanthanoid aufweisen. Für
Emittermaterialien, die im blauen Wellenlängenbereich
emittieren kommen beispielsweise Carbenkomplexe des Iridiums in Betracht.
Zur Herstellung der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht können die Emittermoleküle mit der anisotropen Molekülstruktur beispielsweise unter
thermodynamischer Kontrolle aufgebracht werden, wobei das Emittermaterial beispielsweise zusammen mit einem
Matrixmaterial im Vakuum verdampft wird und auf eine
Ladungsträger leitende Schicht, also je nach Anordnung der funktionellen Schichten des organischen funktionellen
Schichtenstapels eine Elektronen oder Löcher leitende
Schicht, abgeschieden werden. Durch die thermodynamische Kontrolle kann die anisotrope Ausrichtung der Emittermoleküle der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht erfolgen .
Unter einem Aufbringen unter thermodynamischer Kontrolle wird hier und im Folgenden verstanden, dass bei der Abscheidung der Emittermoleküle und gegebenenfalls auch der Moleküle des Matrixmaterials keine willkürliche Ausrichtung der abgeschiedenen Moleküle erfolgt, sondern dass vielmehr die Ausrichtung zumindest teilweise in einer Vorzugsrichtung stattfindet. Demzufolge weisen auch die Übergangsdipolmomente der Emittermoleküle in der Summe eine anisotrope Verteilung innerhalb der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht auf, die insbesondere dadurch charakterisiert ist, dass mehr als 66% der Übergangsdipolmomente des
Emissionsprozesses, der ein Dipol-Übergang ist, parallel zur Schichtebene der zumindest einen organischen Licht
emittierenden Schicht ausgerichtet sind und somit weniger als 33% der Übergangsdipolmomente nicht-parallel, also
beispielsweise orthogonal, ausgerichtet sind. Bei der
thermodynamischen Kontrolle treten die Moleküle während der Abscheidung oder in einem späteren Schritt mit ihrer
Umgebung, also beispielsweise anderen Molekülen, in
Wechselwirkung, so dass eine Umorientierung und Ausrichtung erfolgen kann, bei der eine thermodynamisch günstigere
Konfiguration eingenommen werden kann. Eine derartige
anisotrope Ausrichtung der Emittermoleküle der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht ist
insbesondere dann möglich, wenn sowohl für die
Emittermoleküle als auch für ein Matrixmaterial, in das die Emittermoleküle in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht eingebettet sind, Ausgangsmaterialien ausgewählt werden, die eine anisotrope Molekülstruktur besitzen .
Die thermodynamische Kontrolle kann beispielsweise durch eine Aufwachsrate ermöglicht werden, die vergleichsweise gering ist, beispielsweise kleiner oder gleich 0,5 nm/s,
insbesondere kleiner oder gleich 0,2 nm/s sein oder sogar kleiner als 0,1 nm/s, beispielsweise kleiner als 0,05 nm/s oder auch kleiner als 0,025 nm/s. Unter der Aufwachsrate ist die Geschwindigkeit zu verstehen, mit der die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht abgeschieden wird.
Weiterhin kann die thermodynamische Kontrolle zusätzlich oder alternativ auch durch eine Temperaturbehandlung während des Aufbringens oder nach dem Aufbringen erreicht werden, bei der die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht auf eine gegenüber der Raumtemperatur erhöhte Temperatur gebracht oder gehalten wird. Die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht kann beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 30°C und 100°C gebracht werden, wobei die gewählten Temperaturen keine Beschädigung der aufzubringenden oder der bereits aufgebrachten Schichten des Bauelements bewirken dürfen .
Nach dem Aufbringen und gegebenenfalls der
Temperaturbehandlung werden die Emittermoleküle mit der anisotropen Molekülstruktur in ihrer orientierten Ausrichtung eingefroren. Die Auswahl der Emittermoleküle und
gegebenenfalls der Moleküle eines Matrixmaterials kann also insbesondere so erfolgen, dass bei Raumtemperatur keine
Umorientierung der Emittermoleküle, beispielsweise durch Isomerisierungen von Liganden der Emittermoleküle, mehr erfolgen kann.
Alternativ zur thermodynamischen Kontrolle ist es
beispielsweise auch möglich, mittels einer so genannten kinetischen Kontrolle die Emittermoleküle in der Position „einzufrieren", in der sie jeweils erstmalig mit der
Oberfläche, auf der sie abgeschieden werden, in
Wechselwirkung treten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht ein Matrixmaterial auf, in dem die Emittermoleküle mit der anisotropen
Molekülstruktur eingebettet oder enthalten sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann auch das
Matrixmaterial eine anisotrope Molekülstruktur aufweisen. Mittels derartiger Matrixmaterialien kann eine anisotrope Ausrichtung der Emittermoleküle zusätzlich unterstützt werden. Entsprechend zu den anisotropen Emittermolekülen gilt auch für das Matrixmaterial mit anisotroper Molekülstruktur, dass hier insbesondere keine im Wesentlichen symmetrisch substituierten Verknüpfungspunkte vorliegen dürfen.
Insbesondere wird unter einem Matrixmaterial mit anisotroper Molekülstruktur ein Material verstanden, bei dem ausgehend von einer zentralen Verzweigungsstelle, insbesondere einem zentralen Atom oder einem zentralen Ring, keine drei, vier oder mehr Substituenten mit gleicher oder im Wesentlichen gleicher Struktur vorliegen, wobei nur Substituenten beachtet werden, die nicht Wasserstoff sind. Eine gleiche Struktur bedeutet dabei, dass die Substituenten identisch sind. Eine im Wesentlichen gleiche Struktur bedeutet ferner, dass sich die mindestens drei Substituenten hinsichtlich des auf sie entfallenden Molekulargewichts zwar unterscheiden, dass aber bei keinem der Substituenten der Verzweigungsstelle ein
Molekulargewicht vorliegt, das um zumindest 50% unter einem der anderen Substituenten liegt, wobei nur Substituenten beachtet werden, die nicht Wasserstoff sind. Dementsprechend sind Moleküle mit anisotroper Molekülstruktur keine
hochsymmetrischen Moleküle mit mehr als zwei gleichen
Substituenten oder sie weisen bei Verzweigungsstellen mit drei oder mehr Substituenten, beispielsweise
Verzweigungsstellen wie tertiären Amin-Stickstoffatomen oder zumindest dreifach substituierten Benzol-Ringen, sehr unterschiedliche Substituenten auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Matrixmaterial Löcher leitende und/oder Elektronen leitende Eigenschaften aufweisen. Insbesondere kann das Matrixmaterial eine oder mehrere der in Verbindung mit den Löcher leitende und
Elektronen leitende Schichten genannten Verbindungen umfassen oder daraus sein.
Die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht emittierenden Schichten können besonders bevorzugt jeweils sichtbares Licht in einem schmalen oder breiten
Wellenlängenbereich abstrahlen, also monochromes oder mehrfarbiges oder beispielsweise auch weißes Licht. Die zumindest eine oder die mehreren organischen Licht
emittierenden Schichten können dazu eines oder mehrere organische Licht emittierende Materialien aufweisen.
Mehrfarbiges oder weißes Licht kann durch die Kombination verschiedener organischer Licht emittierender Materialien in der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht oder auch durch eine Kombination des Emittermaterials in mehreren organischen Licht emittierenden Schichten erzeugt werden. Beispielsweise kann eine von mehreren Licht
emittierenden Schichten rotes und grünes Licht emittieren, während eine andere Licht emittierende Schicht blaues Licht emittiert. Alternativ dazu können im Falle einer Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten auch beispielsweise zumindest zwei oder auch alle Licht emittierende Schichten weißes Licht erzeugen.
Über den Elektroden und den organischen Schichten kann weiterhin noch eine Verkapselungsanordnung angeordnet Die Verkapselungsanordnung kann beispielsweise in Form eines Glasdeckels oder, bevorzugt, in Form einer
Dünnschichtverkapselung ausgeführt sein.
Ein Glasdeckel, beispielsweise in Form eines Glassubstrats mit einer Kavität, kann mittels einer KlebstoffSchicht auf dem Substrat aufgeklebt wird. In die Kavität kann weiterhin ein Feuchtigkeit absorbierender Stoff (Getter) ,
beispielsweise aus Zeolith, eingeklebt werden, um
Feuchtigkeit oder Sauerstoff, die durch den Klebstoff eindringen können, zu binden.
Unter einer als Dünnschichtverkapselung ausgebildeten
Verkapselungsanordnung wird vorliegend eine Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiteren schädigenden
Substanzen wie etwa korrosiven Gasen, beispielsweise
Schwefelwasserstoff, zu bilden. Die Verkapselungsanordnung kann hierzu eine oder mehrere Schichten mit jeweils einer Dicke von kleiner oder gleich einigen 100 nm aufweisen.
Insbesondere kann die Dünnschichtverkapselung dünne Schichten aufweisen oder aus diesen bestehen, die beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens („atomic layer deposition", ALD) aufgebracht werden. Geeignete Materialien für die Schichten der Verkapselungsanordnung sind
beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid,
Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid. Bevorzugt weist die Verkapselungsanordnung eine Schichtenfolge mit einer Mehrzahl der dünnen Schichten auf, die jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und 10 nm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Alternativ oder zusätzlich zu mittels ALD hergestellten dünnen Schichten kann die Verkapselungsanordnung zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barrierenschichten und/oder Passivierungsschichten,
aufweisen, die durch thermisches Aufdampfen oder mittels eines plasmagestützten Prozesses, etwa Sputtern oder
plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung („plasma- enhanced chemical vapor deposition", PECVD) , abgeschieden wird. Geeignete Materialien dafür können die vorab genannten Materialien sowie Siliziumnitrid, Siliziumoxid,
Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium¬ dotiertes Zinkoxid, Aluminiumoxid sowie Mischungen und
Legierungen der genannten Materialien sein. Die eine oder die mehreren weiteren Schichten können beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen 1 nm und 5 ym und bevorzugt zwischen 1 nm und 400 nm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Weiterhin kann es insbesondere im Falle einer aus einem
Polymer gebildeten optischen Auskoppelschicht möglich sein, dass auf dieser unter der transluzenten Elektrode eine als Dünnschichtverkapselung ausgebildete Verkapselungsanordnung ausgebildet ist. Insbesondere im Falle einer nicht hermetisch dichten optischen Auskoppelschicht kann das organische Licht emittierende Bauelement so von unten, also unterhalb der transluzenten Elektrode, abgedichtet und verkapselt werden. Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen: Figur 1A eine schematische Darstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem
Ausführungsbeispiel ,
Figur 1B eine schematische Darstellung eines organischen
Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ,
Figur 2 eine schematische Darstellung von relativen Anteilen von Auskoppel- und Verlustkanälen der in der aktiven Schicht einer herkömmlichen OLED erzeugten
Strahlungsleistung und
Figur 3 eine schematische Darstellung von relativen Anteilen von Auskoppel- und Verlustkanälen der in einer
organischen Licht emittierenden Schicht erzeugten
Strahlungsleistung abhängig vom Anteil der parallel orientierten Emittermoleküle.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In Figur 1A ist ein Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt. Dieses weist ein Substrat 1 auf, auf dem eine transluzente Elektrode 3 und eine weitere Elektrode 7 aufgebracht sind. Zwischen den
Elektroden 3, 7 ist ein organischer funktioneller
Schichtenstapel mit organischen funktionellen Schichten mit einer organischen Licht emittierenden Schicht 5 angeordnet. Das organische Licht emittierende Bauelement ist als so genannter "bottom emitter" ausgebildet und weist dazu ein transluzentes Substrat 1 aus Glas auf. Alternativ dazu kann das Substrat 1 auch ein anderes transluzentes Material, beispielsweise einen Kunststoff oder ein Glas-Kunststoff- Laminat, aufweisen oder daraus sein. Die weitere Elektrode 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als reflektierende
Elektrode ausgebildet. Alternativ hierzu kann die weitere Elektrode 7 auch zumindest teilweise transluzent ausgebildet sein, so dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 in diesem Fall bidirektional, also beidseitig,
emittierend ausgebildet sein kann.
Weiterhin ist zwischen dem transluzenten Substrat 1 und der transluzenten Elektrode 3 eine optische Auskoppelschicht 2 angeordnet. Die optische Auskoppelschicht 2 dient zur
Erhöhung des aus dem Bauelement 100 ausgekoppelten Anteils des in der organischen Licht emittierenden Schicht 5
erzeugten Lichts und weist zur effektiven Lichtauskopplung einen Brechungsindex auf, der bevorzugt größer oder gleich einem schichtdickengewichteten mittleren Brechungsindex der organischen funktionellen Schichten und der transluzenten Elektrode 3 ist. Die optische Auskoppelschicht 2 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel dazu ein Glas auf, insbesondere aus einem hoch brechenden Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,9. Alternativ dazu kann die optische Auskoppelschicht 2 auch auf einem Polymer-Material basieren, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist.
Weiterhin weist die Auskoppelschicht 2 im Glasmaterial verteilte Streuzentren in Form von Partikeln oder Poren auf, die einen höheren oder niedrigeren Brechungsindex als das Glasmaterial aufweisen. Im Fall von Poren können diese beispielsweise luftgefüllt sein, während als Partikel beispielsweise Si02, Ti02, Zr02 und/oder AI2O3 verwendet werden können. Durch die optische Auskoppelschicht 2 kann bewirkt werden, dass, wie oben im allgemeinen Teil
beschrieben ist, zumindest ein Teil der in der transluzenten Elektrode 3 oder in den organischen Schichten
wellengeleiteten Lichts aus dem organischen Licht
emittierenden Bauelement 100 durch das Substrat 1
ausgekoppelt werden kann.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass beispielsweise das Substrat 1 als Auskoppelschicht ausgebildet ist und
Merkmale wie vorab beschrieben aufweist und/oder durch eine nicht-periodische Grenzflächenstruktur eine Lichtstreuung hervorruft .
Über den Elektroden 3, 7 und den organischen Schichten kann weiterhin noch eine Verkapselungsanordnung angeordnet sein, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist. Die
Verkapselungsanordnung kann beispielsweise in Form eines Glasdeckels oder, bevorzugt, in Form einer
Dünnschichtverkapselung ausgeführt sein, wie oben im
allgemeinen Teil beschrieben ist. Weiterhin kann es
insbesondere im Falle einer ein Polymer aufweisenden
optischen Auskoppelschicht 2 erforderlich sein, dass auf dieser unter der transluzenten Elektrode 3 auch eine als Dünnschichtverkapselung ausgebildete Verkapselungsanordnung ausgebildet ist, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist .
Die transluzente Elektrode 3 weist einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,6 und bevorzugt von größer oder gleich 1,7 und kleiner oder gleich 2,1 auf. Weiterhin sind Dicke und Material der transluzenten Elektrode 3 derart gewählt, dass der Extinktionskoeffizient in einem sichtbaren
Spektralbereich von 450 nm bis 640 nm kleiner oder gleich 0,005 ist. Insbesondere ist die Transmission der
transluzenten Elektroden 3 im sichtbaren Spektralbereich größer oder gleich 80%.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die transluzente
Elektrode hierzu aus Indiumzinnoxid (ITO) mit einer Dicke von größer oder gleich 50 nm und kleiner oder gleich 200 nm.
Dadurch kann auch erreicht werden, dass der spezifische
Widerstand der transluzenten Elektrode 3 in einem Bereich von größer oder gleich 150 und kleiner oder gleich 500 μΩ-cm liegt, wodurch eine ausreichend hohe Leitfähigkeit der transluzenten Elektrode 3 gewährleistet werden kann.
Die reflektierend ausgebildete weitere Elektrode 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Metall und weist
insbesondere Ag, AI oder Legierungen wie Ag:Mg, Ag:Ca oder Mg:Al auf. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die weitere reflektierende Elektrode 7 zumindest zwei oder mehrere Metallschichten oder eine oder mehrere TCO-Schichten in Kombination mit einer oder mehreren Metallschichten aufweist. Beispielsweise kann die weitere Elektrode 7 auch optische Anpassungsschichten, beispielsweise aus einem TCO- Schichtenstapel mit einer Bragg-Spiegel-artigen Ausbildung, aufweisen, um die Reflektivität der reflektierend
ausgebildeten weiteren Elektrode 7 auf das Emissionsspektrum der Licht emittierenden Schicht 5 anzupassen. Die weitere reflektierende Elektrode 7 weist bevorzugt eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich auf. Alternativ dazu können die transluzente Elektrode 3 und/oder die weitere Elektrode 7 jeweils auch ein anderes, oben im allgemeinen Teil beschriebenes Material aufweisen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die transluzente
Elektrode 3 als Anode und die weitere Elektrode 7 als Kathode ausgebildet. Entsprechend der dadurch vorgegebenen Polarität des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 ist die organische Licht emittierende Schicht 5 zwischen einer Löcher leitenden Schicht 4 auf der Seite der transluzenten Elektrode 3 und einer Elektronen leitenden Schicht 6 über der
organischen Licht emittierenden Schicht 5 angeordnet.
Alternativ zur im Ausführungsbeispiel der Figur 1 gezeigten Polarität des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 kann dieses auch eine dazu invertierte Polarität aufweisen, bei der die transluzente Elektrode 3 als Kathode und die weitere Elektrode 7 als Anode ausgebildet ist und die
Anordnung der Löcher leitenden Schicht 4 und der Elektronen leitenden Schichten 6 vertauscht ist.
Die Löcher leitende Schicht 4 weist zumindest eine
Lochtransportschicht auf. Weiterhin kann die Löcher leitende Schicht 4 zusätzlich eine Lochinjektionsschicht aufweisen, die eine Dicke im Bereich von einigen zehn Nanometern
aufweisen kann.
Sowohl die Lochtransport- als auch die Lochinjektionsschicht der Löcher leitenden Schicht 4 wie auch die Elektronen leitende Schicht 6 können aus den oben im allgemeinen Teil beschriebenen Materialien, beispielsweise aus
niedermolekularen Verbindungen („small molecules") oder aus Polymeren, sein. Zusätzlich zu den in Figur 1 gezeigten Schichten können noch weitere organische Schichten, beispielsweise Elektronen oder Löcher blockierende Schicht zwischen den Ladungsträger leitenden Schichten 4, 6 und der organischen Licht
emittierenden Schicht 5 vorhanden sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn diejenigen organischen Schichten des organischen funktionellen Schichtenstapels, die eine Dicke von größer oder gleich 5 nm aufweisen, einen
Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 in einem Teil des sichtbaren Spektralbereichs, also für
Wellenlängen von größer als 450 nm, aufweisen. Beispielsweise kann die Dicke der Löcher leitenden Schicht 4 und
insbesondere die Dicke der Lochtransportschicht bevorzugt größer oder gleich 5 nm und kleiner oder gleich 350 nm sein, während die Löcher leitende Schicht 4 zumindest für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen
Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist .
Die organische Licht emittierende Schicht 5 weist zumindest ein organisches Material auf, das im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100, der durch die
schematisch angedeutete Verschaltung der Elektroden 3 und 7 angedeutet ist, Licht in einem sichtbaren Wellenlängenbereich abstrahlt .
Die organische Licht emittierende Schicht 5 weist einen
Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm zur weiteren Elektrode 7 auf. Das kann insbesondere bedeuten, dass die zwischen der organischen Licht
emittierenden Schicht 5 und der weiteren Elektrode 7 angeordneten organischen funktionellen Schichten des
organischen funktionellen Schichtenstapels eine Gesamtdicke von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm aufweisen. Insbesondere kann dieser Abstand im Wesentlichen durch die Gesamtdicke der im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der weiteren Elektrode 7 angeordneten Elektronen leitenden Schicht 6 und gegebenenfalls einer zwischen der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der Elektronen leitenden Schicht 6 angeordneten Löcherblockierschicht gegeben sein.
Unter Berücksichtigung der im organischen funktionellen
Schichtenstapel üblichen Brechungsindizes ist besonders bevorzugt die optische Länge zwischen der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der weiteren Elektrode 7 bei einer Wellenlänge von beispielsweise 600 nm größer oder gleich dem 1,6-fachen von 20 nm und kleiner oder gleich dem 1,8-fachen von 100 nm. Besonders bevorzugt ist der Abstand der organischen Licht emittierenden Schicht 5 und der
weiteren Elektrode 7 größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 60 nm. Der Vorteil der derartigen Beabstandung der organischen Licht emittierenden Schicht 5 von der
weiteren, bevorzugt reflektierend ausgebildeten Elektrode 7 wird weiter unten im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert.
Weiterhin weist die organische Licht emittierende Schicht 5 Emittermoleküle mit einer anisotropen Molekülstruktur auf, die anisotrop ausgerichtet sind. Das bedeutet, dass die
Emittermoleküle der organischen Licht emittierenden Schicht 5 keine im Wesentlichen kugelige Molekülstruktur aufweisen sondern beispielsweise eine eher langgestreckte
Molekülstruktur. Dazu weisen die Emittermoleküle mit
anisotroper Molekülstruktur beispielsweise zumindest zweierlei unterschiedliche Liganden auf, beispielsweise
Liganden, die sich hinsichtlich ihrer an ein Zentralatom koordinierenden Atome unterscheiden, oder weisen eine
quadratisch-planare Umgebung des Zentralatoms auf.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die organische Licht emittierende Schicht 5 ein phosphoreszentes Emittermaterial mit anisotroper Molekülstruktur auf, das ausgewählt ist aus Iridium-Komplexen, Platin-Komplexen, Palladium-Komplexen oder aus Mischungen hiervon. Alternativ oder zusätzlich kann die organische Licht emittierende Schicht 5 auch ein oder mehrere andere der oben im allgemeinen Teil genannten anisotropen Emittermaterialien aufweisen. Die anisotropen Emittermoleküle können in einem Matrixmaterial der organischen Licht
emittierenden Schicht 5 eingebettet oder enthalten sein, das eine isotrope oder bevorzugt ebenfalls eine anisotrope
Molekülstruktur aufweisen kann und beispielsweise eines oder mehrere der oben im allgemeinen Teil genannten
Matrixmaterialien aufweisen oder daraus sein kann.
Die Emittermoleküle der organischen Licht emittierenden
Schicht 5 und insbesondere deren oben im allgemeinen Teil beschriebenen Dipolmomente sind im gezeigten
Ausführungsbeispiel im Wesentlichen, also zu mehr als 66%, parallel ausgerichtet, insbesondere zu mehr als 66% parallel zur Erstreckungsebene der organischen Licht emittierenden Schicht 5. Der Vorteil eines derart anisotrop ausgerichteten Emittermaterials bzw. der Dipolmomente wird auch weiter unten im Zusammenhang mit Figur 3 erläutert.
In Figur 1B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 101 gezeigt, das im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 1A eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten aufweist, die zwischen den Elektroden 3, 7 angeordnet sind und von denen exemplarisch die Licht emittierenden Schichten
51, 52, 53 gezeigt sind. Hierbei weisen alle organischen Licht emittierenden Schichten 51, 52, 53 jeweils ein
Emittermaterial mit Emittermolekülen mit einer anisotropen Molekülstruktur auf, die jeweils anisotrop ausgerichtet sind. Weiterhin weisen alle Licht emittierenden Schichten 51, 52, 53 einen Abstand zur weiteren Elektrode 7 auf, wie in
Verbindung mit Figur 1A beschrieben ist. Zwischen jeweils benachbarten organischen Licht emittierenden Schichten 51,
52, 53 kann jeweils eine oben im allgemeinen Teil
beschriebene ladungserzeugende Schicht, ein so genanntes „Charge generation layer", angeordnet sein.
Alternativ zu den gezeigten Ausführungsbeispielen sind auch mehr oder weniger Licht emittierende Schichten möglich, also beispielsweise zwei, vier oder mehr Licht emittierende
Schichten, wobei auch in diesen Fällen alle Licht
emittierenden Schichten einen wie in Verbindung mit Figur 1A beschriebenen Abstand zur reflektierenden Elektrode 7 sowie anisotrope Emittermoleküle mit einer anisotropen Orientierung der Dipolmomente zur Haupterstreckungsebene der organischen Licht emittierenden Schichten aufweisen.
Die in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1A und 1B beschriebenen gezielt gewählten Abstände der organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52 ,53 von der weiteren, bevorzugt reflektierend ausgebildeten Elektrode 7 sowie die anisotrop angeordneten Emittermoleküle der Licht
emittierenden Schicht 5, 51, 52, 53 können eine Verringerung der Plasmonenverluste und eine Optimierung hinsichtlich der Ausnutzung von Mikrokavitätseffekten bewirken. Zusammen mit der optischen Auskoppelschicht 2 kann damit eine deutliche Effizienzsteigerung im Vergleich zu bekannten OLEDs bewirkt werden .
Im Hinblick auf die Abstände der Licht emittierenden
Schichten 5, 51, 52, 53 wird insbesondere im Zusammenhang mit Figur 2 ersichtlich, die auf einer Simulation einer
herkömmlichen, mit einer Licht emittierenden Schicht
versehenen, grün emittierenden OLED auf einem Standard- Glassubstrat ohne optische Auskoppelschicht oder anderen Auskoppelmaßnahmen beruht. Die der Figur 2 zugrunde gelegte Licht emittierende Schicht weist isotrop angeordnete
Emittermoleküle auf.
In Figur 2 sind in Abhängigkeit von der Dicke D der zwischen der Licht emittierenden Schicht und einer reflektierenden Elektrode angeordneten Schicht oder Schichten, was dem
Abstand zwischen der reflektierenden Elektrode und der Licht emittierenden Schicht entspricht, die relativen Anteile L der Auskoppel- und Verlustkanäle des in der Licht emittierenden Schicht erzeugten Lichts zeigt. Die gezeigten relativen
Anteile der Auskoppel- und Verlustkanäle sind dabei nicht einschränkend für die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu verstehen und können je nach Aufbau und Materialwahl der einzelnen Komponenten variieren.
Der Bereich 21 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der aus dem transluzenten Substrat ausgekoppelt wird. Der Bereich 22 entspricht dem relativen Anteil des Lichts, der im Glassubstrat durch Wellenleitung geführt wird. Der Bereich 23 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der durch
Absorption in den organischen Schichten, der transluzenten Elektrode und dem Substrat verloren geht. Der Bereich 24 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der in der transluzenten Elektrode und den organischen Schichten durch Wellenleitungseffekte geführt wird. Der Bereich 25
kennzeichnet den Anteil, der über die Einkopplung von
Oberflächenplasmonen in die reflektierende Elektrode verloren geht .
Es ist zu erkennen, dass der aus dem Substrat ausgekoppelte relative Anteil des Lichts 21 ab einem Wert für D von etwa 20 nm leicht ansteigt, während in der Hauptsache mit steigendem Wert für D der durch die Plasmoneneinkopplung hervorgerufene Verlustkanal, also der Bereich 25, erheblich abnimmt, wodurch der relative Anteil des in den organischen Schichten und der transluzenten Elektrode geführten Lichts steigt.
Durch die zusätzliche bei dem hier beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelement 100 vorhandene optische
Auskoppelschicht 2 kann insbesondere der Anteil des Lichts, der in der transluzenten Elektrode 3 und den organischen Schichten geführt wird, zumindest teilweise ausgekoppelt werden. Die organischen Licht emittierenden Schicht 5, 51, 52, 53 werden daher, wie in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B erläutert ist, im Bereich des Maximums des Bereichs 21 bei Werten von D zwischen etwa 20 nm und etwa 100 nm platziert, wobei sich durch diese Anordnung eine erhöhte
Auskoppeleffizienz für das in den organischen Licht
emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 erzeugte Licht ergibt.
Zusätzlich zur vorteilhaften räumlichen Anordnung der
organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 weisen diese wie vorab beschrieben die Emittermoleküle mit der anisotropen Molekülstruktur auf, die anisotrop und besonders bevorzugt parallel ausgerichtet sind, wobei insbesondere die Dipolmomente der Emittermoleküle parallel oder im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene der organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 ausgerichtet sind, wodurch Verluste durch Plasmonenanregungen in der weiteren Elektrode weiter unterdrückt werden können, wie auch im Zusammenhang mit Figur 3 ersichtlich ist.
In Figur 3 ist eine Simulation einer herkömmlichen OLED wie in Figur 2 gezeigt, wobei hier der Anteil F der Dipolmomente, die parallel ausgerichtet sind, betrachtet wird. Die
gezeigten relativen Anteile der Auskoppel- und Verlustkanäle sind dabei nicht einschränkend für die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu verstehen und können je nach Aufbau und Materialwahl der einzelnen Komponenten variieren.
Der Bereich 31 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der aus dem transluzenten Substrat ausgekoppelt wird. Der Bereich 32 entspricht dem relativen Anteil des Lichts, der im Glassubstrat durch Wellenleitung geführt wird. Der Bereich 33 kennzeichnet den relativen Anteil des Lichts, der in der transluzenten Elektrode und den organischen Schichten durch Wellenleitungseffekte geführt wird. Der Bereich 34
kennzeichnet den Anteil, der über die Einkopplung von
Oberflächenplasmonen in die weitere, reflektierend
ausgebildete Elektrode verloren geht.
Die gestrichelte senkrechte Linie kennzeichnet einen
relativen Anteil von parallel ausgerichteten Dipolmomenten von 2/3 bzw. etwa 66%, was einer isotropen Verteilung der anisotropen Emittermoleküle entspricht. Eine Erhöhung des parallel ausgerichteten Anteils wird somit entlang des gestrichelt eingezeichneten Pfeils erreicht. Es ist zu erkennen, dass der durch den Bereich 34 gekennzeichnete Plasmonenverlustkanal mit steigender
anisotroper und insbesondere paralleler Anordnung der
Dipolmomente abnimmt, so dass gleichzeitig, wie schon in Verbindung mit Figur 2 erläutert wurde, der relative Anteil des direkt ausgekoppelten Lichts, des Lichts im Glassubstrat, des in den organischen Schichten und der transluzenten
Elektrode geführten Lichts steigt. Insbesondere durch die oben beschriebene Auskopplung zumindest eines Teils dieses Anteils durch die optische Auskoppelschicht 2 kann die durch das Substrat 1 abgestrahlte Lichtleistung des in den
organischen Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 erzeugten Lichts im Vergleich zu bekannten OLEDs mit
typischerweise isotrop und ungerichtet angeordneten
Emittermolekülen erhöht werden.
Der gezielt gewählte und optimierte Aufbau des hier
beschriebenen organischen Licht emittierenden Bauelements insbesondere im Hinblick auf die Anordnung der Licht
emittierenden Schichten und deren Emittermaterialien führt somit zu einer deutlichen Effizienzsteigerung und
Verbesserung der Lichtauskopplung. Zusätzlich ist es möglich, durch den geringen Abstand der Licht emittierenden Schichten 5, 51, 52, 53 zur weiteren, bevorzugt reflektierend
ausgebildeten Elektrode 7 die Gesamtdicke der hier gezeigten organischen Licht emittierenden Bauelemente 100, 101 sehr gering zu halten.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Organisches Licht emittierendes Bauelement, aufweisend ein transluzentes Substrat (1), auf dem eine transluzente
Elektrode (3) angeordnet ist,
einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf der
transluzenten Elektrode (3) mit organischen
funktionellen Schichten, die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) aufweisen, und
darüber eine weitere Elektrode (7),
wobei die zumindest eine organische Licht emittierende
Schicht (5) Emittermoleküle mit einer anisotropen
Molekülstruktur aufweist, die anisotrop ausgerichtet sind,
wobei die anisotrop ausgerichteten Emittermoleküle
Übergangsdipolmomente aufweisen, die zu mehr als 66% parallel zu einer Haupterstreckungsebene der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht (5) ausgerichtet sind, und
wobei alle organischen Licht emittierenden Schichten (5, 51, 52, 53) des organischen Licht emittierenden Bauelements zur weiteren Elektrode (7) einen Abstand von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 100 nm aufweisen.
2. Bauelement nach Anspruch 1, wobei auf der der zumindest einen Licht emittierenden Schicht (5) abgewandten Seite der transluzenten Elektrode (3) eine optische
Auskoppelschicht (2) angeordnet ist.
3. Bauelement nach Anspruch 2, wobei die optische
Auskoppelschicht (2) einen Brechungsindex aufweist, der größer oder gleich einem schichtdickengewichteten mittleren Brechungsindex der organischen funktionellen Schichten und der transluzenten Elektrode (3) ist.
Bauelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die optische Auskoppelschicht (2) Licht streuend ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten (51, 52, 53) aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei alle organischen Licht emittierenden Schichten (5, 51, 52, 53) des organischen Licht emittierenden Bauelements einen Abstand von größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 70 nm zur weiteren Elektrode (7) aufweisen.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht (5) ein Matrixmaterial aufweist, in dem die anisotrop ausgerichteten Emittermoleküle angeordnet sind.
Bauelement nach Anspruch 7, wobei das Matrixmaterial der zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht (5) eine anisotrope Molekülstruktur aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die weitere Elektrode (7) reflektierend ist.
Bauelement nach Anspruch 9, wobei die reflektierende weitere Elektrode (7) eine Reflektivität von größer oder gleich 80% im sichtbaren Spektralbereich aufweist.
11. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der organische funktionelle Schichtenstapel zumindest eine organische funktionelle Schicht aufweist, die dicker als 5 nm ist und die für einen Teil des
sichtbaren Spektralbereichs einen
Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist .
12. Bauelement nach Anspruch 11, wobei der organische
funktionelle Schichtenstapel eine Löcher leitende
Schicht (4) aufweist, die eine Dicke von größer oder gleich 5 nm und kleiner oder gleich 350 nm und für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen
Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist .
13. Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die transluzente Elektrode (3) für einen Teil des sichtbaren Spektralbereichs einen
Extinktionskoeffizienten k von kleiner oder gleich 0,005 aufweist und eine Gesamttransmission im sichtbaren
Spektralbereich von größer oder gleich 80%.
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