DE102008051132A1

DE102008051132A1 - Organisches elektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102008051132A1
Application number: DE102008051132A
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. Schmid; Arvid Dr. Hunze; Ralf Krause; Andreas Dr. Kanitz; Jürgen Adler; Maleika Marek
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-01-21

Abstract

Ein organisches elektronisches Bauelement umfasst insbesondere eine transparente erste Elektrode (1), eine organische Schichtenfolge (3) mit einer Ladungsträgertransportschicht (31) und einem aktiven Bereich (30) und eine zweite Elektrode (2), wobei die erste Ladungsträgertransportschicht (31) zwischen dem aktiven Bereich (30) und der ersten Elektrode (1) angeordnet ist, die erste Ladungsträgertransportschicht (31) ein Matrixmaterial mit einem Dotierstoff umfasst und das Matrixmaterial und der Dotierstoff Charge-Transfer-Komplexe bilden, die einen Teil einer von außen auf das organische strahlungsemittierende Bauelement fallenden elektromagnetischen Strahlung (90) mit einem ersten Absorptionsspektrum absorbieren und in einem ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einen vorbestimmten Farbeindruck (91) des Bauelements hervorrufen, der durch die erste Elektrode (1) von einem externen Beobachter wahrnehmbar ist.

Description

Es wird ein organisches elektronisches Bauelement mit einer organischen Schichtenfolge angegeben.
Bei der Herstellung von organischen Leuchtdioden werden die Parameter Lumineszenz (messbar in [cd/m²]), Effizienz (messbar in [cd/A]) und Lebensdauer (messbar in [h]) in Bezug auf den gesamten Aufbau optimiert. Insbesondere bei weiß emittierenden organischen Leuchtdioden, die einen Schichtenstapel mit mindestens zwei oder auch drei Emitterschichten aufweisen, ist die Optimierung der Excitonendichte in den Emitterschichten besonders aufwändig. Soll das äußere Erscheinungsbild der organischen Leuchtdiode, das im ausgeschalteten Zustand durch den Schichtenstapel hervorgerufen wird, angepasst, so ist dies bei bekannten organischen Leuchtdioden kaum möglich, da die Emitterschichten in Bezug auf ihre elektronischen Eigenschaften nicht mehr verändert werden sollen.
Eine Aufgabe von zumindest einer Ausführungsform ist es, ein organisches elektronisches Bauelement mit einer organischen Schichtenfolge mit einer ersten Ladungsträgertransportschicht anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 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 umfasst ein organisches elektronisches Bauelement insbesondere

– eine transparente erste Elektrode,
– eine organische Schichtenfolge mit einer Ladungsträgertransportschicht und einem aktiven Bereich und
– eine zweite Elektrode, wobei
– die erste Ladungsträgertransportschicht zwischen dem aktiven Bereich und der ersten Elektrode angeordnet ist,
– die erste Ladungsträgertransportschicht ein Matrixmaterial mit einem Dotierstoff umfasst und
– das Matrixmaterial und der Dotierstoff Charge-Transfer-Komplexe bilden, die einen Teil einer von außen auf das organische strahlungsemittierende Bauelement fallenden elektromagnetischen Strahlung mit einem ersten Absorptionsspektrum absorbieren und in einem ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einen vorbestimmten Farbeindruck des Bauelements hervorrufen, der durch die erste Elektrode von einem externen Beobachter wahrnehmbar ist.

Dass eine Schicht oder ein Element „auf” oder „über” einer anderen Schicht oder einem anderen Element oder auch „zwischen” zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein.
Als „externer Beobachter” wird hier und im Folgenden ein Mensch mit durchschnittlicher Sehkraft und einem durchschnittlichen Sehapparat verstanden. „Wahrnehmbar” ist in diesem Zusammenhang für einen externen Beobachter daher eine elektromagnetische Strahlung, die eine Wellenlänge und eine Intensität aufweist, die geeignet ist, einen visuellen Stimulus im Sehapparat des externen Beobachters hervorzurufen. Eine erste elektromagnetische Strahlung kann von dem externen Beobachter aber beispielsweise bei gleichzeitiger Wahrnehmung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung nicht wahrnehmbar im Sinne der hier folgenden Beschreibung sein, wenn die erste elektromagnetische Strahlung im Vergleich zur zweiten elektromagnetischen Strahlung eine derart geringe Intensität aufweist, dass eine Sinneswahrnehmung der ersten elektromagnetischen Strahlung aufgrund physikalisch-chemischer und/oder neurologischer Vorgänge, hervorgerufen durch die zweite elektromagnetische Strahlung im Sehapparat des externen Beobachters, nicht möglich ist. Das kann hier und im Folgenden als „Überstrahlen” der ersten elektromagnetischen Strahlung durch die zweite elektromagnetische Strahlung bezeichnet werden. Weiterhin kann eine erste elektromagnetische Strahlung von einem externen Beobachter nicht wahrnehmbar im Sinne der hier folgenden Beschreibung sein, wenn die erste elektromagnetische Strahlung einen derart geringen Intensitätsunterschied und/oder Wellenlängenunterschied und/oder räumlichen Unterschied zu einer zweiten elektromagnetischen Strahlung aufweist, so dass die erste und zweite elektromagnetische Strahlung nicht getrennt voneinander vom durchschnittlichen menschlichen Sehapparat auflösbar sind. Das kann hier und im Folgenden als „zu geringer Kontrast” bezeichnet werden. Der „externe Beobachter” sowie das Merkmal „wahrnehmbar” dienen daher einerseits einer quantitativen Charakterisierung eines Wellenlängenbereichs und einer Mindestintensität einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die derartige Charakterisierung aber andererseits im Lichte der physiologischen und neuronalen Eigenheiten des menschlichen Sehapparats zu verstehen ist.
Als eine „von außen auf das organische elektronische Bauelement einfallende elektromagnetischen Strahlung” wird hier und im Folgenden eine elektromagnetische Strahlung bezeichnet, die nicht vom organischen elektronischen Bauelement selbst, also beispielsweise vom aktiven Bereich der organischen Schichtenfolge, abgestrahlt wird. Das kann bedeuten, dass die von außen auf das Bauelement einfallende elektromagnetische Strahlung Umgebungsstrahlung sein kann, insbesondere beispielsweise Umgebungslicht. Solche Umgebungsstrahlung kann beispielsweise Sonnenstrahlung, insbesondere Sonnenlicht, oder auch elektromagnetische Strahlung sein, die von künstlichen Lichtquellen, etwa Beleuchtungseinrichtungen, emittiert wird. Der vorbestimmte Farbeindruck des Bauelements, der durch die erste Elektrode vom externen Beobachter wahrnehmbar ist, hängt dabei vom Spektrum der von außen auf das Bauelement einfallenden elektromagnetischen Strahlung ab. Insofern ist der vorbestimmte Farbeindruck im obigen Sinne als Farbeindruck zu verstehen, der bei einer dem Sonnenlicht gleichen oder zumindest ähnlichen von außen auf das Bauelement einfallenden elektromagnetischen Strahlung mit einem kontinuierlichen Spektrum im sichtbaren Bereich wahrnehmbar ist. Mit anderen Worten wird zur Definition des vorbestimmten Farbeindrucks eine von außen auf das organische elektronische Bauelement einfallende elektromagnetische Strahlung mit einem Farbwiedergabeindex („color rendering index”, CRI) von 100 angenommen. Das Konzept des CRI ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht weiter ausgeführt.
Der vorbestimmte Farbeindruck, der von einem externen Beobachter wahrnehmbar ist, kann damit gerade von dem Teil des Spektrums der von außen auf das Bauelement fallenden elektromagnetischen Strahlung hervorgerufen werden, der nicht von der Ladungsträgertransportschicht absorbiert werden kann und der in Richtung des externen Beobachters zurückreflektiert wird.
Hier und im Folgenden bezeichnet „Spektrum” oder „Teilspektrum” eine spektrale Verteilung von elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer spektralen Komponente mit einer Wellenlänge oder einer Mehrzahl von spektralen Komponenten mit mehreren Wellenlängen und/oder Bereichen von Wellenlängen. Ein erstes Spektrum und ein zweites Spektrum sind im Folgenden gleich, wenn die spektralen Komponenten und deren relativen Intensitäten gleich im Falle des ersten und des zweiten Spektrums sind, wobei die absolute Intensität des ersten Spektrums von der absoluten Intensität des zweiten Spektrums abweichen kann.
Als „Ladungsträgertransportschicht” wird hier und im Folgenden eine funktionale organische Schicht der organischen Schichtenfolge bezeichnet, die für zumindest eine Ladungsträgerart, also Elektronen und/oder Löcher, elektrisch leitend beziehungsweise halbleitend ist. Dabei kann eine Ladungsträgertransportschicht auch Merkmale einer Ladungsträgerinjektionsschicht aufweisen und geeignet sein, Ladungsträger von einer Elektrode effizient in die organische Schichtenfolge zu injizieren und zu leiten.
Gerade eine Ladungsträgertransportschicht prägt das äußere Erscheinungsbild und daher den wahrnehmbaren Farbeindruck eines organischen elektronischen Bauelements, wenn die Ladungsträgertransportschicht zwischen einer transparenten Elektrode und weiteren Schichten der organischen Schichtenfolge angeordnet ist. In einem eingebauten oder montierten Zustand des organischen elektronischen Bauelements kann die erste Ladungsträgertransportschicht von allen Schichten der organischen Schichtenfolge einem externen Beobachter am nächsten liegen, so dass hinsichtlich der organischen Schichtenfolge vor allem oder auch einzig die erste Ladungsträgertransportschicht wahrnehmbar ist. In bekannten organischen Bauelementen werden Ladungsträgertransportschichten hauptsächlich oder auch ausschließlich hinsichtlich ihrer elektronischen Eigenschaften wie etwa der elektrischen Leitfähigkeit und der Ladungsträgerinjektion optimiert. In einer als Lochtransportschicht ausgebildeten Ladungsträgertransportschicht spielt zur Lochleitung die energetische Lage der höchsten besetzen Molekülorbitale („highest occupied molecular orbital”, „HOMO”) im Vergleich zu entsprechenden energetischen Zuständen angrenzender Schichten der organischen elektronischen Bauelements eine Rolle. In einer als Elektronentransportschicht ausgebildeten Ladungsträgertransportschicht spielt dementsprechend zur Elektronenleitung die energetische Lage der niedrigsten unbesetzten Molekülorbitale („lowest unoccupied molecular orbital”, „LUMO”) im Vergleich zu entsprechenden energetischen Zuständen angrenzender Schichten der organischen elektronischen Bauelements eine Rolle. Durch Dotierungen wird bei bekannten organischen Bauelementen je nach Modell in erster Näherung die Zahl der Ladungsträger erhöht, da beispielsweise im Falle der Lochleitung durch die Dotierung und damit durch Ladungstransfer weitere Löcher im Matrixmaterial erzeugt werden. Dabei können HOMO und LUMO in erster Näherung unverändert sein. Sobald eine Wechselwirkung stattfindet, kann es möglich sein, dass diese, wenn beispielsweise auch geringfügig, verändert werden. Durch die Dotierung kann es möglich sein, die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen und damit den elektrischen Widerstand des organischen elektronischen Bauelements zu verringern.
Aufgrund der Tatsache, dass mögliche Materialien und Dotierungstechnologien sehr beschränkt und lediglich im Hinblick auf elektronische Eigenschaften eines organischen Bauelements spezifisch angepasst sind, wird bei bekannten organischen Bauelementen des äußere Erscheinungsbild und damit der wahrnehmbare Farbeindruck durch die verwandte Technologie selbst festgelegt und kann für gestalterische Zwecke nur unzureichend modifiziert werden. Beispielsweise weisen bekannte organische Bauelemente oftmals einen rötlichen oder gelblichen Farbeindruck auf, der aus technischen, ästhetischen und/oder marktwirtschaftlichen Gründen im Vergleich zu blauen oder grauen Farbeindrücken unerwünscht sein kann.
Bei dem hier beschriebenen organischen elektronischen Bauelement kann beispielsweise aus gestalterischen Gründen das äußere Erscheinungsbild im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einstellbar sein, ohne dass weitere funktionale Schichten der organischen Schichtenfolge angepasst oder verändert werden müssen. Weiterhin müssen keine weiteren funktionalen Elemente wie etwa zusätzliche Filterschichten zum Bauelement hinzugefügt werden, um den erwünschten Farbeindruck zu erreichen. Dabei kann der vorbestimmte Farbeindruck je nach Ausführung des organischen elektronischen Bauelements auch in einem eingeschalteten elektronischen Betriebszustand wahrnehmbar sein. Dabei kann die erste Ladungsträgertransportschicht auch als Filter wirken. Bevorzugt wird durch eine derartige Ladungsträgertransportschicht ein geringer Prozentsatz, ezwa weniger als 10%, der emittierten elektromagnetischen Strahlung gefiltert. Alternativ dazu und bevorzugt kann im eingeschalteten Betriebszustand die Emissionsfarbe des Bauelements derart dominieren, dass das Erscheinungsbild der Ladungsträgertransportschicht im eingeschalteten Zustand nicht wahrnehmbar ist.
Durch eine geeignete Wahl des Matrixmaterials und des Dotierstoffs der ersten Ladungsträgertransportschicht können elektronische Eigenschaften im Hinblick auf die elektronische Funktionsfähigkeit des organischen elektronischen Bauelements, wie etwa elektrische Leitfähigkeit und/oder die Ladungsträgerinjektion, und gleichzeitig der vorbestimmte Farbeindruck für das gewünschte äußere Erscheinungsbild im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand gewährleistet werden. Dies kann durch Ausbildung der Charge-Transfer-Komplexe im Matrixmaterial mit dem Dotierstoff möglich sein. Dabei bilden das Matrixmaterial und der Dotierstoff Elektronen-Donor-Akzeptor-Komplexe, deren Absorptionsbande vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen. Die Absorptionsbande der Charge-Transfer-Komplexe hängt dabei von der jeweiligen energetischen Lage ihrer HOMOs und LUMOs relativ zueinander ab. Die Charge-Transfer-Komplexe können somit zusätzlich zu der Ladungsträgerleitfähigkeit für Löcher und/oder für Elektronen, das erste Absorptionsspektrum aufweisen, das den vorbestimmten Farbeindruck ermöglichen kann.
Im Gegensatz zu bekannten organischen Bauelementen, bei denen in Ladungsträgertransportschichten durch Dotierungen lediglich die energetische Lage nur der HOMOs oder nur der LUMOs angepasst wird, werden bei dem hier beschriebene organischen elektronischen Bauelement in der ersten Ladungsträgertransportschicht durch geeignete Wahl des Matrixmaterials und des Dotierstoffs die energetische Lage der HOMOs beziehungsweise die LUMOs je nach erforderlicher Leitfähigkeit und gleichzeitig die relative energetische Lage der HOMOs und LUMOs zueinander eingestellt.
Weiterhin kann die erste Ladungsträgertransportschicht direkt und unmittelbar an die erste Elektrode angrenzen. Dadurch kann es möglich sein, dass der vorbestimmte Farbeindruck der ersten Ladungsträgertransportschicht nicht durch weitere zwischen der ersten Elektrode und der ersten Ladungsträgertransportschicht angeordnete Schichten verändert und/oder verfälscht wird. Darüber hinaus kann die erste Ladungsträgertransportschicht dadurch als farbige, nicht-transparente Abdeckung für weitere Schichten der organischen Schichtenfolge dienen.
Weiterhin kann auch die Dicke der ersten Ladungsträgertransportschicht den vorbestimmten Farbeindruck beeinflussen. Je größer die Dicke der Ladungsträgertransportschicht ist, desto höher ist etwa die erreichbare Farbsättigung des vorbestimmten Farbeindrucks. Dabei ist es aber vorteilhaft, wenn die Absorption für das abgestrahlte Licht möglichst gering ist Ein organisches elektronisches Bauelement kann typischerweise ein Dicke von wenigen 100 Nanometer aufweisen und eine Mikrokavität bilden, d. h. das Farbspektrum des Bauelements hängt auch davon ab, welche Wellenlängen destruktive bzw. konstruktive Interferenz erfahren. Die Dicke der Ladungstransportschicken können zwischen 1 Nanometer und 2 Mikrometern, bevorzugt zwischen 10 Nanometer und 500 Nanometer, besonders bevorzugt zwischen 20 Nanometer und 300 Nanometer gewählt werden, wobei die Grenzen jeweils eingeschlossen sind.
Beispielsweise kann das organische elektronische Bauelement als organische lichtemittierende Diode ausgebildet sein, bei dem in einem eingeschalteten elektronischen Betriebszustand im aktiven Bereich der organischen Schichtenfolge elektromagnetische Strahlung erzeugt werden kann. Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode kann zusammen mit der organischen Schichtenfolge für die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung eine zumindest halbseitige Kavität bilden, die über die Dicke der Ladungsträgertransportschicht eingestellt werden kann. Weiterhin können unabhängig von der Funktionsweise des organischen elektronischen Bauelements im eingeschalteten elektronischen Betriebszustand Unebenheiten und/oder Inhomogenitäten von Schichten, die unter der ersten Ladungsträgertransportschicht liegen, ausgeglichen und/oder abgedeckt werden.
Weiterhin kann die Konzentration des Dotierstoffs im Matrixmaterial den vorbestimmten Farbeindruck beeinflussen, wobei die erreichbare Farbsättigung des vorbestimmten Farbeindrucks umso größer sein kann, je höher die Konzentration ist. Als Konzentration wird hier und im Folgenden die molare Konzentration des Dotierstoffs im Verhältnis zum Matrixmaterial bezeichnet. Die Konzentration des Dotierstoffs im Matrixmaterial kann dabei homogen sein. Das kann bedeuten, dass der Dotierstoff gleichmäßig und homogen über die erste Ladungsträgertransportschicht verteilt ist. Dabei kann die Konzentration größer der gleich 1% sein, damit ein wahrnehmbarer Farbeindruck erzeugt werden kann. Weiterhin kann die Konzentration größer oder gleich 5% und insbesondere auch größer oder gleich 10%, bevorzugt größer oder gleich 20% und besonders bevorzugt größer oder gleich 50% sein, um eine Dichte von Charge-Transfer-Komplexen in der ersten Ladungsträgertransportschicht zu erzeugen, die eine hohe Farbsättigung des vorbestimmten Farbeindrucks ermöglichen. Dabei kann eine Prozentangabe insbesondere auch ein Schichtdicken-zu-Volumen-Verhältnis angeben, da die Abscheideraten gemessen werden können. Dies führt in der Praxis typischerweise zur Verwendung von Raten- bzw. Volumenverhältnissen.
Weiterhin kann die Konzentration des Dotierstoffs im Matrixmaterial einen Gradienten aufweisen und in Abhängigkeit von zumindest einer Ausdehnungsrichtung der Ladungsträgertransportschicht zunehmen oder abnehmen. Dabei kann die Konzentration einen Flächengradienten aufweisen, so dass sich die Konzentration in zumindest einer Richtung entlang der Hauptersteckungsebene ändern kann. Dadurch können zumindest im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand beispielsweise Farbverlaufsmuster und/oder Farbgradienten wahrnehmbar sein. Weiterhin kann die Konzentration einen Dickegradienten aufweisen. Das bedeutet, dass sich die Konzentration des Dotierstoffs in Abhängigkeit von der Tiefe in der Ladungsträgertransportschicht entlang der Dickeausdehnung und senkrecht zur Hauptersteckungsebene der Ladungsträgertransportschicht ändern kann. Insbesondere kann die Konzentration innerhalb der ersten Ladungsträgertransportschicht etwa in Richtung des aktiven Bereichs abnehmen, so dass die erste Ladungsträgertransportschicht nahe der ersten Elektrode eine höhere Konzentration des Dotierstoffs aufweist als in einer von der ersten Elektrode aus gesehenen größeren Tiefe der Ladungsträgertransportschicht. Durch einen solchen Dickegradienten der Konzentration kann beispielsweise eine hohe Farbsättigung des vorbestimmten Farbeindrucks erreicht werden, während die Konzentration des Dotierstoffs nahe einer benachbarten Schicht der organischen Schichtenfolge an die elektronischen Eigenschaften der benachbarten Schicht angepasst ist. Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Konzentration des Dotierstoffs in Richtung des aktiven Bereichs innerhalb der ersten Ladungsträgertransportschicht zunimmt. Beispielsweise können durch einen Dickegradienten der Konzentration eine kontinuierliche oder stufenweise Verschiebung der HOMOs und/oder LUMOs und somit eine Verbesserung der Ladungsträgerinjektionseigenschaften und Ladungsträgertransporteigenschaften erreicht werden.
Der Gradient der Konzentration kann beispielsweise einen linearen, quadratischen, kubischen oder exponentiellen Verlauf oder eine Mischung daraus aufweisen. Weiterhin kann der Gradient auch einen nicht-stetigen Verlauf aufweisen, so dass sich die Konzentration des Dotierstoffs sprunghaft ändern kann.
Die erste Ladungsträgertransportschicht kann bei einem Konzentrationsgradienten eine mittlere Konzentration des Dotierstoffs aufweisen, die Werte wie oben im Zusammenhang mit einer homogenen Konzentration genannt annehmen kann. Dabei kann sich die Konzentration entlang des Gradienten beispielsweise von einem Wert größer oder gleich 10%, bevorzugt größer oder gleich 20% und besonders bevorzugt größer oder gleich 50% auf einen Wert kleiner oder gleich 10% und bevorzugt kleiner oder gleich 5% verringern oder umgekehrt erhöhen.
Weiterhin kann die erste Ladungsträgertransportschicht eine Mehrzahl von Dotierstoffen in dem Matrixmaterial aufweisen, die alle die gleiche Konzentration oder den gleichen Konzentrationsgradienten aufweisen können. Alternativ kann die erste Ladungsträgertransportschicht zumindest zwei Dotierstoffe aufweisen, die verschiedene Konzentrationen und/oder verschiedene Konzentrationsgradienten aufweisen.
Alternativ dazu können die oben angegebenen Verhältnisse von Matrixmaterialien zu Dotierstoffen auch umgekehrt sein, was dann auch die energetischen Verhältnisse im Bauelement „umdrehen” kann. Weiterhin kann auch nur ein Dotierstoff aufgebracht werden. Dies kann insbesondere im Falle der untern genannten Metalloxide möglich sein.
Weiterhin kann die erste Ladungsträgertransportschicht einen Schichtenstapel mit zumindest zwei Schichten aufweisen, die verschieden voneinander sind. Das kann bedeuten, dass die erste Ladungsträgertransportschicht zumindest eine erste Schicht und zumindest eine zweite Schicht aufweisen kann, die verschieden voneinander sind. Die erste Schicht und die zweite Schicht sind hier und im Folgenden als verschieden anzusehen, wenn die der erste und zweite Schicht verschiedene Matrixmaterialien und/oder verschiedene Dotierstoffe aufweisen.
Die zumindest zwei Schichten der ersten Ladungsträgertransportschicht können beispielsweise Absorptionsspektren aufweisen, die verschieden voneinander sind. Durch eine derartige Ausführung der ersten Ladungsträgertransportschicht als Schichtenstapel mit zumindest zwei Schichten kann ein vorbestimmter Farbeindruck wahrnehmbar sein, der eine Überlagerung der einzelnen Farbeindrücke der zumindest zwei Schichten der ersten Ladungsträgertransportschicht ist. Weiterhin kann dadurch auch ein winkelabhängiger Farbeindruck erreichbar sein. Dabei kann es auch möglich sein, dass ein unerwünschter winkelabhängiger Farbeindruck der weiteren Schichten der organischen Schichtenfolge ausgeglichen werden kann.
Durch die hier beschriebene Ausgestaltung der ersten Ladungsträgertransportschicht bleibt die restliche organische Schichtenfolge vorzugsweise in ihrer Ausgestaltung unbeeinflusst. Das kann bedeuten, dass die erste Ladungsträgertransportschicht derart ausgeführt ist, dass die elektronischen Eigenschaften der organischen Schichtenfolge durch die hier beschriebene Ausgestaltung der ersten Ladungsträgertransportschicht im Vergleich zu herkömmlichen organischen Bauelementen nicht beeinflusst werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, die Dicke und Konzentration der ersten Ladungsträgertransportschicht in der oben beschriebenen Weise anzupassen.
Weiterhin kann die organische Schichtenfolge zwischen dem aktiven Bereich und der zweiten Elektrode eine zweite Ladungsträgertransportschicht aufweisen, die ein Matrixmaterial und einen Dotierstoff aufweist. Das Matrixmaterial und der Dotierstoff der zweiten Ladungsträgertransportschicht kann Charge-Transfer-Komplexe bilden, die einen Teil der von außen auf das organische elektronische Bauelement fallenden elektromagnetischen Strahlung mit einem zweiten Absorptionsspektrum absorbieren.
Das zweite Absorptionsspektrum der zweiten Ladungsträgertransportschicht kann dabei gleich oder verschieden zum ersten Absorptionsspektrum der ersten Ladungsträgertransportschicht sein.
Weiterhin kann die zweite Elektrode transparent sein und die zweite Ladungsträgertransportschicht kann im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand des organischen elektronischen Bauelements einen vorbestimmten Farbeindruck des Bauelements hervorruft, der durch die zweite Elektrode von einem externen Beobachter wahrnehmbar ist.
Insbesondere können die erste und die zweite Elektrode transparent sein. Dadurch kann beispielsweise auch ein halbtransparenter Spiegeleffekt erreichbar sein. Weiterhin können verschiedene Farbeindrücke von verschiedenen Seiten des Bauelements wahrnehmbar sein.
Die erste und zweite Ladungsträgertransportschicht können bevorzugt Ladungsträgertransportschichten für voneinander verschiedene Ladungsträgerarten sein. So kann die erste Ladungsträgertransportschicht beispielsweise eine Lochtransportschicht und die zweite Ladungsträgertransportschicht eine Elektronentransportschicht sein. Alternativ kann die erste Ladungsträgertransportschicht auch eine Elektronentransportschicht und die zweite Ladungsträgertransportschicht eine Lochtransportschicht sein. Dementsprechend können die erste und zweite Elektrode als Anode und Kathode oder umgekehrt als Kathode und Anode ausgebildet sein.
Merkmale, die weiter oben und im Folgenden im Zusammenhang mit der ersten Ladungsträgertransportschicht beschrieben werden, können auch für die zweite Ladungsträgertransportschicht gelten, sofern nichts anderes ausdrücklich vermerkt ist.
Das Matrixmaterial kann je nach Ausführung der ersten Ladungsträgertransportschicht als Lochtransportschicht oder als Elektronentransportschicht aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Phenanthrolinderivate, Imidazolderivate, Triazolderivate, Oxadiazolderivate, Phenyl-haltige Verbindungen, Verbindungen mit kondensierten Aromaten, Carbazol-haltige Verbindungen, Fluorenderivate, Spirofluorenderivate und Pyridin-haltige Verbindungen sowie Kombinationen aus zumindest zwei oder mehreren der genannten Materialien umfasst.
Für eine als Lochtransportschicht ausgebildete Ladungsträgertransportschicht eignen sich insbesondere folgende Matrixmaterialien:
N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin (NPB),
N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin (β-NPB),
N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin (TPD),
N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-spirobifluoren (Spiro-TPD),
N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-spirobifluoren (Spiro-NPB),
N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethylfluoren (DMFL-TPD),
N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethylfluoren (DMFL-NPB),
N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren (DPFL-TPD),
N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren (DPFL-NPB),
2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren (Spiro-TAD),
9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren (BPAPF),
9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren (NPAPF),
9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluoren (NPBAPF),
2,2',7,7'-Tetrakis[N-naphthalenyl(phenyl)-amino]-9,9-spirobifluoren (Spiro-2NPB),
N,N'-Bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin (PAPS),
2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spirobifluoren (Spiro-5),
2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]-9,9-spirobifluoren (2,2'-Spiro-DBP),
2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)-9,9-spirobifluoren (Spiro-BPA),
Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan (TAPC),
2,2',7,7'-tetra(N,N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren (Spiro-TTB),
N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin (TNB),
4,4',4''-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamin (NATA),
4,4',4''-Tris(N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino)triphenylamin (1T-NATA),
4,4',4''-Tris(N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino)triphenylamin (2T-NATA),
4,4'-Di-(N-carbazolyl)-diphenyl (CBP),
Di-Phenyl-Benzymidazol-Carben (DPBIC).
Für eine als Elektronentransportschicht ausgebildete Ladungsträgertransportschicht eignen sich insbesondere auch folgende Matrixmaterialien:
8-Hydroxyquinolinolato-lithium (Liq),
2,2',2''-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazol) (TPBi),
2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (PBD),
2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (BCP),
4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (BPhen),
Bis-(2-methyl-8-quinolinolat)-4-(phenylphenolato)aluminium (BAlq),
1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen (Bpy-OXD),
6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl (BP-OXD-Bpy),
3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazol (TAZ),
4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazol (NTAZ),
2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (NBphen),
2,7,-Bis[2-(2,2'-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluoren (Bby-FOXD),
1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzen (OXD-7),
Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)boran (3TPYMB),
1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin (2-NPIP),
2-phenyl-9,10,-di(naphthalen-2-yl)-anthracen (PADN),
2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10,phenanthrolin (HNBphen).
Darüber hinaus können aufgrund ihrer Fähigkeit zur Koordination an die Dopanden Oligo-pyridyl- und/oder -pyrimidyl-arene mit der folgenden Strukturformel besonders gut zur Einstellung des Farbeindrucks als Matrixmaterialien für eine Elektronentransportschicht geeignet sein:
Die Ringglieder A-F können unabhängig voneinander Kohlenstoff und/oder eins bis zwei Stickstoffatome sein, n ist insbesondere 2 bis 8, wobei die freien Valenzen der Enden durch Wasserstoff, Methyl, Phenyl, 2-Pyridyl, 3-Pyridyl beziehungsweise 4-Pyridyl abgesättigt sein können, R1 bis R4 können Wasserstoff, Methyl, Phenyl, 2-Pyridyl, 3-Pyridyl bzw. 4-Pyridyl sein, darüber hinaus können R1 und R2 beziehungsweise R3 und R4 miteinander durch Butadien beziehungsweise Azabutadieneinheiten verbunden sein sowie zwischen dem n-ten und (n + 1)-ten Ring durch Ethylen- beziehungsweise Azomethineinheiten verbunden sein, wobei Phenanthren- bzw. Azaphenanthreneinheiten gebildet werden. Die Transporteigenschaften lassen sich über die Anzahl der Stickstoffatome im Ringsystem steuern. Die Absorptionsbande der durch Kokondensation gebildeteten Komplexe beeinflusst dann gezielt den entstehenden Farbeindruck des Bauelements im ausgeschalteten Zustand.
Die Oligo-pyridyl- und/oder -pyrimidyl-arene sind in ihrer Anordnung frei permutierbar und können in ihrer Peripherie wiederum Phenyl, Pyridyl und Pyrimidyl sowie Wasserstoff und Methyl als Substituenten tragen. Unter „Oligo” kann hier und im Folgenden insbesondere ein Wertebereich für n von größer oder gleich 2 und kleiner oder gleich 8 verstanden werden.
Beispielsweise kann eine als Elektronentransportschicht ausgebildete erste Ladungsträgertransportschicht auch eines oder mehrere der folgenden Materialien als Matrixmaterial aufweisen:
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]quinolin-3-yl)benzen (PBAPA),
2,3,4,5,6-pentaphenylpyridin (PPPy),
2,3,5,6-tetraphenyl-4,4'-bipyridin (TPPyPy),
1,4-bis(2,3,5,6-tetraphenylpyridin-4-yl)benzen (BTPPyP),
2,4,6-tri(pyridin-4-yl)pyrimidin (TPyPm),
1,4-bis(2,6-tetrapyridinylpyridin-4-yl)benzen (BDPyPyP).
Die genannten Pyridin- und Pyrimidinderivate können geeignet sein, Charge-Transferbanden mit den unten genannten Dotierstoffen zu bilden, die den Farbeindruck des organischen elektronischen Bauelements im ausgeschalteten Zustand beeinflussen können.
Weiterhin kann die erste Ladungsträgertransportschicht auch einer oder mehrere Polymer-Materialien aufweisen. Derartige Materialien können beispielsweise eine kostengünsitge Fertigung der organischen elektronischen Bauelements ermöglichen. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn so die erste Ladungsträgertransportschicht auf der ersten Elektrode aufgebracht wird. Das Aufbringen kann durch Drucken, Sprühen, Rakeln oder ein ähnliches Aufbringverfahren erfolgen. Dabei kann die erste Ladungsträgertransportschicht beispielsweise PEDOT:PSS (polystyrolsulfonsäuredotiertes Polydiethoxythiophen) und/oder PANI (champhersulfonsäuredotiertes Polyanilin) und/oder verschieden dotierte Polyarylamine aufweisen.
Beispielsweise kann die erste Ladungsträgertransportschicht als Lochtransportschicht ausgeführt sein. Das kann bedeuten, dass der Dotierstoff eine p-Dotierung des Matrixmaterials der ersten Ladungsträgertransportschicht ermöglicht.
Der Dotierstoff kann dabei ein Metalloxid, eine metallorganische Verbindung, ein organisches Material oder eine Mischung daraus aufweisen oder sein Der Dotierstoff kann zusätzlich oder alternativ eine Mehrzahl verschiedener Metalloxide und/oder eine Mehrzahl verschiedener metallorganischer Verbindungen und/oder einer Mehrzahl verschiedener organischer Verbindungen aufweisen. Insbesondere kann der Dotierstoff Lewis-Säure-Charakter haben oder eine Lewis-Säure sein. Lewis-Säuren, das heißt Elektronenpaarakzeptoren, können besonders geeignet zur Bildung von Charge-Transfer-Komplexen sein. Im Falle der Polymere sind die oben genannten Sulfonsäuren sogar Protonsäuren.
Der Dotierstoff kann eines oder mehrere Metalloxide mit einem oder mehreren Metallen aufweisen, wobei die Metalle ausgewählt sind aus Wolfram, Molybdän, Vanadium und Rhenium. Besonders bevorzugt kann der Dotierstoff eines oder mehrere der Metalloxide WO₃, MoO₃, V₂O₅, Re₂O₇ und Re₂O₅ aufweisen. Während Rheniumpentoxid geeignet ist, als Dotierstoff eine erste Ladungsträgertransportschicht mit einem blauen Farbeindruck zu ermöglichen, sind die anderen genannten Metalloxide geeignet, einen gelben bis orangefarbigen Farbeindruck zu ermöglichen. Insbesondere Oxide des Rheniums sind Lewis-Säuren, die bei einer Temperatur von weniger als 250°C und bei einem Druck von 10^–6 mbar leicht verdampfbar sind und sich daher gut für eine p-Dotierung eignen. Experimentell konnte gezeigt werden, dass sich die Dotierungseigenschaften hinsichtlich der elektronischen Eigenschaften der ersten Ladungsträgertransportschicht von Rheniumpentoxid und Rheniumheptoxid nur wenig unterscheiden, so dass derartige Metalloxide je nach vorbestimmten Farbeindruck gewählt werden können. Die anderen genannten Metalloxide zeigen ähnliche Verarbeitungseigenschaften zur p-Dotierung. Weiterhin ist Osmiumtetroxid möglich, das gasförmig und stark oxidierend ist.
Weiterhin kann der Dotierstoff zur p-Dotierung der ersten Ladungsträgertransportschicht auch metallorganische Verbindungen mit Lewis-Säure-Charakter aufweisen. Insbesondere bei metallorganischen Verbindungen beziehungsweise Komplexen mit Schaufelradstruktur ist der Lewis-Säure-Charakter der axialen Position besonders ausgeprägt.
Ferner können die metallorganischen Verbindungen Ruthenium und/oder Rhodium aufweisen. Beispielsweise kann der Dotierstoff als metallorganische Verbindung ein Trifluoroacetat (TFA) aufweisen, beispielsweise Di-rhodium-tetra-trifluoroacetat (Rh₂(TFA)₄), das mit (NPB) einen bläulichen Farbeindruck erwecken kann, oder die isoelektronische Rutheniumverbindung Ru₂(TFA)₂(CO)₂, die einen orangefarbigen Farbeindruck ermöglicht.
Weiterhin kann der Dotierstoff zu p-Dotierung organische Materialien aufweisen, die aromatische funktionelle Gruppen aufweisen oder aromatische organische Materialien sind. Insbesondere kann der Dotierstoff aromatische Materialien mit einer ausgeprägten Anzahl von Fluor- und/oder Cyanid(CN)-Substituenten aufweisen. Beispielsweise kann der Dotierstoff 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ) und/oder Pyrazino[2,3-f][1,10]phenantrolin-2,3-dicarbonitrid (PPDN) aufweisen.
Weiterhin kann die erste Ladungsträgertransportschicht als Elektronentransportschicht ausgeführt sein. Das kann bedeuten, dass der Dotierstoff eine n-Dotierung des Matrixmaterials der ersten Ladungsträgertransportschicht ermöglicht. Insbesondere kann der Dotierstoff als Elektronendonator mit einem niedrigen Ionisierungspotential, das heißt einem hoch liegenden HOMO, ausgebildet sein.
Der Dotierstoff kann dabei ein Alkalimetallsalz, ein Erdalkalimetallsalz, ein metallorganische Verbindung oder eine Mischung daraus aufweisen oder sein. Der Dotierstoff kann zusätzlich oder alternativ eine Mehrzahl verschiedener Alkalimetallsalze und/oder eine Mehrzahl verschiedener Erdalkalimetallsalze und/oder einer Mehrzahl verschiedener metallorganischer Verbindungen aufweisen. Insbesondere kann der Dotierstoff ein Carbonat aufweisen. Weiterhin kann der Dotierstoff besonders bevorzugt Cäsium aufweisen. Beispielsweise Cs₂CO₃ kann in BCP oder in BPhen als Matrixmaterial einen bläulichen Farbeindruck erwecken. Weiterhin kann der Dotierstoff auch Rutheniumcarbonat aufweisen.
Weiterhin kann der Dotierstoff zur n-Dotierung ein Metallocen aufweisen, also eine metallorganische Verbindung mit einem Metall M und zwei Cyclopentadienylresten (Cp) in der Form M(Cp)₂. Alternativ oder zusätzlich kann der Dotierstoff auch einen Metall-Hydropyrimidopyrimidin-Komplex aufweisen. Das Metall kann beispielsweise Wolfram, Molybdän und/oder Chrom umfassen oder sein.
Beispielsweise können Chromocen oder Decamethylchromocen graufarbige Farbeindrücke für eine n-dotierte erste Ladungsträgertransportschicht ermöglichen, während metallorganische Verbindungen mit 1,2,4,6,7,8-Hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidin (hpp) wie etwa W₂(hpp)₄, Mo₂(hpp)₄ und Cr₂(hpp)₄ rote bis orangefarbige Farbeindrücke ermöglichen. Weiterhin sind metallorganische Verbindungen mit Wolfram, Molybdän und/oder Chrom in Verbindung mit 1,4,6-triazabicyclo(3.3.0)-oct-4-en (tbo), 1,4,6-triazabicyclo(3.4.0)-non-4-en (tbn). 1,4,6-triazabicyclo(3.5.0)-dec-4-en (tbd) oder 1,5,6-triazabicyclo(3.5.0)-undec-4-en (tbu) als Dotierstoff möglich.
Das organische elektronische Bauelement kann eine organische lichtemittierende Diode aufweisen oder sein. Dabei kann der aktive Bereich geeignet sein, im eingeschalteten Betriebszustand eine elektromagnetische Strahlung mit einem Emissionsspektrum abzustrahlen. Insbesondere kann die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung durch die erste Ladungsträgertransportschicht und durch die erste transparente Elektrode abgestrahlt werden. Im Falle einer transparenten zweiten Elektrode kann die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung auch durch die zweite Elektrode abgestrahlt werden. Das Emissionsspektrum umfasst dabei bevorzugt eine oder mehrere Wellenlängen aus einem sichtbaren Spektralbereich.
Im eingeschalteten elektronischen Betriebszustand kann der vorbestimmte Farbeindruck der ersten Ladungsträgertransportschicht dadurch nicht mehr wahrnehmbar sein, dass dieser durch die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung überstrahlt wird.
Das Emissionsspektrum und das erste Absorptionsspektrum können dabei zumindest teilweise verschieden sein. Das kann bedeuten, dass zumindest ein Teil der vom aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung ohne von der ersten Ladungsträgertransportschicht absorbiert zu werden diese durchqueren kann. Das Emissionsspektrum und das erste Absorptionsspektrum können zusätzlich oder alternativ auch zumindest teilweise gleich sein.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Ladungsträgertransportschicht einen sättigbaren Absorptionskoeffizienten aufweist. Das kann bei einer zumindest teilweisen Gleichheit von Emissionsspektrum und erstem Absorptionsspektrum bedeuten, dass ein geringer Teil, das heißt bevorzugt weniger als 10% und besonders bevorzugt weniger als 1%, der vom aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung die Charge-Transfer-Komplexe in der ersten Ladungsträgertransportschicht anregen kann und dadurch von der ersten Ladungsträgertransportschicht zwar absorbiert werden kann, die Konzentration der Charge-Transfer-Komplexe aber nicht ausreicht, einen größeren Anteil der vom aktiven Bereich emittierten elektromagnetischen Strahlung zu absorbieren. Dadurch kann der verbleibende, größere Teil der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung die erste Ladungsträgertransportschicht durchqueren und von der OLED abgestrahlt werden.
Das Emissionsspektrum und das erste Absorptionsspektrum können beispielsweise gleich sein, wodurch die OLED im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einen vorbestimmten Farbeindruck erwecken kann und im eingeschalteten elektronischen Betriebszustand elektromagnetische Strahlung mit einem zu diesem Farbeindruck komplementären Farbeindruck abstrahlen. Rein beispielhaft können das erste Absorptionsspektrum und das Emissionsspektrum in einem gelben Wellenlängenbereich liegen. Während eine derart ausgestaltete OLED im eingeschalteten elektronischen Betriebszustand somit gelb leuchten kann, erscheint sie im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand bläulich. Weiterhin können das Emissionsspektrum und die erste Absorptionsspektrum unabhängig voneinander sein. Beispielsweise kann ein Bauelement grün emittieren und im ausgeschalteten Betriebszustand gelb sein. Beispielsweise kann ein im eingeschalteten Betriebszustand rot emittierendes Bauelement auch im ausgeschalteten Zustand einen roten Farbeidruck erwecken.
Sofern die OLED eine wie oben beschriebene zweite Ladungsträgertransportschicht aufweist, kann das zweite Absorptionsspektrum der zweiten Ladungsträgertransportschicht ein oder mehrere Merkmale wie im Zusammenhang mit dem ersten Absorptionsspektrum aufweisen.
Das organische elektronische Bauelement kann weiterhin ein Substrat aufweisen. Die transparente erste Elektrode kann dabei auf dem Substrat und zwischen dem Substrat und der organischen Schichtenfolge angeordnet sein. Dabei kann das Substrat ebenfalls transparent sein, so dass der vorbestimmte Farbeindruck der ersten Ladungsträgertransportschicht im ausgeschalteten Betriebszustand durch das Substrat und durch die erste Elektrode hindurch wahrnehmbar ist. Ist das organische elektronische Bauelement als OLED ausgebildet, kann die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung im diesem Fall ebenfalls durch das Substrat abgestrahlt werden und die OLED ist als so genannter „Bottom-Emitter” ausgeführt.
Weiterhin kann die transparente erste Elektrode auch vom Substrat aus gesehen über der organischen Schichtenfolge angeordnet sein. Ist das organische elektronische Bauelement als OLED ausgebildet, kann die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung im diesem Fall in eine vom Substrat weggewandte Abstrahlrichtung abgestrahlt werden und die OLED ist als so genannter „Top-Emitter” ausgeführt.
Ist auch die zweite Elektrode transparent ausgeführt, kann ein als OLED ausgeführtes organisches elektronisches Bauelement auch beidseitig emittierend ausgeführt sein.
Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Kunststofffolien, Metall, Metallfolien, Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial umfassen.
Die transparente erste Elektrode kann beispielsweise als Anode ausgeführt sein und somit als Löcher-injizierendes Material dienen. Dabei kann die erste Elektrode 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 Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ 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.
Die organische Schichtenfolge kann neben der oben für die erste und gegebenenfalls für die zweite Ladungsträgertransportschicht genannten Materialien weitere Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen („small molecules”) oder Kombinationen daraus aufweisen. Dabei kann die organische Schichtenfolge neben der ersten und der zweiten Ladungsträgertransportschicht weitere funktionelle Schichten wie etwa weitere Ladungsträgertransportschichten, Ladungsträgerinjektionsschichten, Ladungsträgerblockierschichten und im Falle einer OLED als aktiven Bereich elektrolumineszierende Schichten aufweisen. Eine elektrolumineszierende Schicht kann dabei geeignet sein, durch Rekombination von Elektronen und Löchern elektromagnetischer Strahlung zu erzeugen. Abhängig von den Materialien in den funktionellen Schichten und insbesondere im aktiven Bereich der organischen Schichtenfolge kann die erzeugte elektromagnetische Strahlung einzelne Wellenlängen oder Bereiche oder Kombinationen daraus aus einem ultravioletten bis infraroten Wellenlängenbereich und besonders bevorzugt aus einem sichtbaren Wellenlängenbereich aufweisen.
Die zweite Elektrode kann als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen-injizierendes Material dienen. Als Kathodenmaterial können sich unter anderem insbesondere Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium oder Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen davon als vorteilhaft erweisen. Zusätzlich kann die zweite Elektrode auf einer der organischen Schichtenfolge zugewandten Seite eine Schicht umfassend LiF aufweisen, das gute Elektroneninjektionseigenschaften aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Elektrode auch eines der oben genannten TCOs oder eine Schichtenfolge aus TCO-Schichten und einer Metallschicht aufweisen. Die zweite Elektrode kann ebenfalls transparent sein. Dabei kann es möglich sein, dass im Falle dass die Elektronentransportschicht dotiert ist, die Elektronenemission aus der Kathode unabhängig von der Austrittsarbeit des Metalls ist, d. h. dass kann jedes der hier beschriebenen Metalle und/oder TCOs verwendet werden kann.
Alternativ können die erste Elektrode auch als Kathode und die zweite Elektrode als Anode ausgeführt sein.
Die erste und/oder die zweite Elektrode können jeweils großflächig ausgebildet sein. Dadurch kann im Falle einer OLED eine großflächige Abstrahlung der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung ermöglicht werden. „Großflächig” kann dabei bedeuten, dass das organische elektronische Bauelement eine Fläche von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Qudratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist. Alternativ oder zusätzlich können die erste und/oder die zweite Elektrode zumindest in Teilbereichen strukturiert ausgebildet sein. Dadurch kann eine strukturierte Abstrahlung der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung ermöglicht werden, etwa in Form von Pixeln oder Piktogrammen.
Weiterhin kann das organische elektronische Bauelement auch einen organischen Photodetektor, eine organische Solarzelle und/oder einen organischen Transistor aufweisen oder sein.
Das organische elektronische Bauelement kann eine Verkapselung aufweisen, um beispielsweise für die erste und zweite Elektrode und die organische Schichtenfolge einen Schutz vor Feuchtigkeit und/oder oxidierenden Substanzen wie etwa Sauerstoff zu erreichen. Die Verkapselung kann dabei eine oder mehrere Schichten umfassen, wobei die Schichten der Verkapselung beispielsweise Planarisierungsschichten, Barriereschichten, Wasser und/oder Sauerstoff absorbierende Schichten, Verbindungsschichten oder Kombinationen daraus sein können. Die Verkapselung kann beispielsweise eine Abdeckung in Form einer Kappe, insbesondere einer freitragenden Kappe, und/oder eine Schicht oder Schichtenfolge in Form einer Dünnfilmverkapselung auf beziehungsweise über den Elektroden und der organischen Schichtenfolge aufweisen. Geeignete Materialien können beispielsweise Glas, Kunststoffe, Metalle, Metalloxide, Nicht-Metall-Oxide oder Nicht-Metall-Nitride wie etwa SiO_x oder SiN_x, Keramiken oder Kombinationen daraus aufweisen oder sein. Die Verkapselung kann dabei beispielsweise Barriereschichten und/oder Planarisierungsschichten aufweisen. Weiterhin kann die Abdeckung auch als Laminat ausgeführt sein.
Die Verkapselung kann weiterhin transparent sein, so dass beispielsweise die erste Ladungsträgertransportschicht durch die Verkapselung und die erste Elektrode hindurch wahrnehmbar ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 2B beschriebenen Ausführungsformen.
Es zeigen:
1A und 1B schematische Darstellungen eines organischen elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel und
2A und 2B schematische Darstellungen eines organischen elektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich 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 dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
In den folgenden Figuren sind organische elektronische Bauelemente gezeigt, die rein beispielhaft als organische lichtemittierende Diode ausgeführt sind. Alternativ oder zusätzlich dazu können die organischen elektronischen Bauelemente auch Photodetektoren, Solarzellen und/oder organische Transistoren aufweisen oder als solche ausgebildet sein.
In den 1A und 1B ist ein organisches elektronisches Bauelement 100 in einem ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand (1A) und in einem eingeschalteten elektronischen Betriebszustand (1B) gezeigt.
Das als OLED ausgeführte organische elektronische Bauelement 100 weist ein Substrat 4 aus Glas auf, auf dem eine transparente erste Elektrode 1 und eine zweite Elektrode 2 angeordnet sind. Zwischen der transparenten ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 ist eine organische Schichtenfolge 3 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das organische elektronische Bauelement somit als Bottom-Emitter ausgeführt. Das organische elektronische Bauelement 100 kann weiterhin eine Verkapselung wie im allgemeinen Teil beschrieben aufweisen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht gezeigt ist.
Die organische Schichtenfolge 3 weist einen aktiven Bereich 30 sowie eine erste Ladungsträgertransportschicht 31 auf. Die erste Ladungsträgertransportschicht 31 ist dabei zwischen der ersten Elektrode 1 und dem aktiven Bereich 30 angeordnet.
Die transparente erste Elektrode 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Indiumzinnoxid (ITO) ausgeführt und dient als Anode, während die zweite Elektrode eine 0,7 nm dicke LiF-Schicht und eine 200 nm dicke Aluminiumschicht aufweist.
Die erste Ladungsträgertransportschicht 31 weist ein Matrixmaterial und einen Dotierstoff auf, die Charge-Transfer-Komplexe bilden. Die Charge-Transfer-Komplexe weisen dabei ein erstes Absorptionsspektrum auf. Elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Absorptionsbereich kann von den Charge-Transfer-Komplexen unter Anregung dieser absorbiert werden. Der Teil einer von außen auf das organische elektronische Bauelement 100 einfallenden elektromagnetischen Strahlung, hier angedeutet mittels der Pfeile 90, der mit dem Absorptionsspektrum übereinstimmt, wird somit absorbiert, während der nicht-absorbierte Teil 91 der elektromagnetischen Strahlung 90 von der ersten Ladungsträgertransportschicht 31 gestreut und reflektiert werden kann. Dadurch ist die erste Ladungsträgertransportschicht 31 von einem externen Beobachter wahrnehmbar und ruft im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand des organischen elektronischen Bauelements 100 einen vorbestimmten Farbeindruck in Form der elektromagnetischen Strahlung 91 hervor.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die erste Ladungsträgertransportschicht 31 aus NPB als Matrixmaterial, das mit 5% Re₂O₇ p-dotiert ist. Der Dotierstoff ist dabei homogen im Matrixmaterial verteilt. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßiger gelblicher Farbeindruck im ausgeschalteten Betriebszustand.
Der aktive Bereich 30 weist eine 40 nm dicke Schicht aus Tris(8-hydroxyquinoline)aluminium (Alq₃) als fluoreszierendes elektrolumineszierendes Material auf, das gleichzeitig als Elektronentransportmaterial dient. Zwischen der ersten Ladungsträgertransportschicht 31 und dem aktiven Bereich 30 ist eine 10 nm dicke NPB-Schicht angeordnet (nicht gezeigt), die die Lochinjektion von der ersten Ladungsträgertransportschicht 31 in den aktiven Bereich 30 verbessert. Alternativ dazu kann die erste Ladungsträgertransportschicht 31 auch den Dotierstoff mit einem im allgemeinen Teil beschriebenen Dickegradienten im Matrixmaterial aufweisen, wobei die Dotierstoff-Konzentration zum aktiven Bereich hin kontinuierlich oder sprunghaft abnehmen kann.
Wie in 1B durch die Pfeile 93 angedeutet ist, emittiert das organische elektronische Bauelement 100 im eingeschalteten Betriebszustand durch die erste Ladungsträgertransportschicht 31, die erste Elektrode 1 und das Substrat 4 grünfarbige elektromagnetische Strahlung. Durch die gestrichelten Pfeile 90 und 91 ist dabei angedeutet, dass zwar immer noch elektromagnetische Strahlung, die von außen auf das organische elektronische Bauelement 100 fällt, gestreut und reflektiert werden kann, aber dass der dadurch hervorgerufene Farbeindruck von der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung 93 überstrahlt wird und daher im oben beschriebenen Sinne nicht wahrnehmbar ist.
In weiteren Ausführungsbeispielen von organischen elektronischen Bauelementen mit jeweils einem Aufbau gemäß dem Bauelement 100 ist die Ladungsträgertransportschicht 31 als 50 nm dicke Schicht mit NPB als Matrixmaterial und mit Re₂O₅ als Dotierstoff mit Dotierstoff-Konzentration von 5%, 20% und 50% ausgeführt. Dabei zeigt sich, dass sich der wahrnehmbare Farbeindruck der Bauelemente im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand mit zunehmender Konzentration des Dotierstoffs von hellblau bis tiefblau ändert. Im eingeschalteten elektronischen Betriebszustand stets grüne elektromagnetischen Strahlung 93 emittiert wird.
In weiteren Ausführungsbeispielen von organischen elektronischen Bauelementen mit jeweils einem Aufbau gemäß dem Bauelement 100 wurden als Matrixmaterialien 1T-NATA, DPBIC, Spiro-TAD, NPB, GBPy, CBP und Hexaphenylbenzol in verschiedenen Kombinationen und Konzentrationen mit MoO₃ und Re₂O₇ verwendet.
Es wurden Messungen mit den vorab genannten, undotierten Matrixmaterialien, sowie mit einer Dotierstoffzugabe von 5% und 10% MoO₃ durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass mit zunehmender MoO₃-Konzentration und NPB beziehungsweise SPiro-TAD als Matrixmaterialien ein stärker werdender rot-brauner Farbeindruck erzeugt werden kann. Mit 1T-NATA als Matrixmaterial hingegen kann ein grüner, mit GBPy beziehungsweise DPBIC als Matrixmaterial kann ein gelber Farbeindruck erweckt werden. Mit CBP and Hexaphenylbenzene als Matrixmaterialen wurden unabhängig von der Konzentration des MoO₃ lediglich Verfärbungen aber kaum Farbänderungen festgestellt.
In einem Bauelement mit einer ersten Ladungsträgertransportschicht mit GBPy als Matrixmaterial und 10% MoO₃ als Dotierstoff konnte im Vergleich zu einem Bauelement mit einer undotierten GBPy-Ladungsträgertransportschicht praktisch kein Unterschied des Leuchteindrucks im eingeschalteten Betriebszustand festgestellt werden. Die dotierte erste Ladungsträgertransportschicht wies keine Absorption für Wellenlängen über 400 Nanometer und weiterhin keine eigene Emission auf. Die Leitfähigkeit der ersten Ladungsträgertransportschicht konnte hingegen dank der Dotierung um vier Größenordnungen gesteigert werden.
In Bauelementen mit einer ersten Ladungsträgertransportschicht mit DPBIC als Matrixmaterial und 5% beziehungsweise 10% MoO₃ als Dotierstoff konnte im Vergleich zu einem Bauelement mit einer undotierten DPBIC-Ladungsträgertransportschicht ebenfalls praktisch kein Unterschied des Leuchteindrucks im eingeschalteten Betriebszustand festgestellt werden. Die dotierte erste Ladungsträgertransportschicht wies praktisch keine Absorption für Wellenlängen über 380 Nanometer auf. Darüber hinaus konnte für eine Dotierkonzentration von 5% MoO₃ als Dotierstoff eine um einen Faktor 50 unterdrückte Emission im Vergleich zu undotiertem DPBIC und für eine Dotierkonzentration von 10% MoO₃ gar keine Emission festgestellt werden. Die Leitfähigkeit der ersten Ladungsträgertransportschicht konnte hingegen dank der Dotierung um sechs bis sieben Größenordnungen gesteigert werden.
Es wurden weitere Messungen mit den vorab genannten, undotierten Matrixmaterialien, sowie mit einer Dotierstoffzugabe von 5% und 10% Re₂O₇ durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass mit zunehmender Re₂O₇-Konzentration und NPB beziehungsweise SPiro-TAD als Matrixmaterialien ein stärker werdender rot-brauner Farbeindruck erzeugt werden kann. Mit 1T-NATA als Matrixmaterial hingegen kann ein grüner Farbeindruck erzeugt werden, während mit DPBIC als Matrixmaterial und zunehmender Re₂O₇-Konzentration eine Verdunkelung des Farbeidrucks festgestellt werden kann. Mit GBPy, CBP and Hexaphenylbenzene als Matrixmaterialen wurden unabhängig von der Re₂O₇-Konzentration lediglich Verfärbungen aber kaum Farbänderungen festgestellt. die geringsten Farbänderungen wurden für CBP and Hexaphenylbenzene als Matrixmaterialen festgestellt.
In einem Bauelement mit einer ersten Ladungsträgertransportschicht mit DPBIC als Matrixmaterial und 5% beziehungsweise 10% Re₂O₇ als Dotierstoff konnte im Vergleich zu einem Bauelement mit einer undotierten DPBIC-Ladungsträgertransportschicht praktisch kein Unterschied des Leuchteindrucks im eingeschalteten Betriebszustand festgestellt werden. Die dotierte erste Ladungsträgertransportschicht wies praktisch keine Absorption für Wellenlängen über 400 Nanometer und keine eigene Emission auf. Die Leitfähigkeit der ersten Ladungsträgertransportschicht konnte hingegen dank der Dotierung mit Re₂O₇ gesteigert werden, wobei mit einer Dotierstoffkonzentration von 5% eine höhere Leitfähigkeit erreicht werden konnte als mit einer Dotierstoffkonzentration von 10%.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel eines organischen elektronischen Bauelements mit einem Aufbau gemäß dem Bauelement 100 weist die Ladungsträgertransportschicht 31 NPB als Matrixmaterial und Di-rhodium-tetra-trifluoroacetat als Dotierstoff bei einer Dicke von 200 nm auf. Während im eingeschalteten elektronischen Betriebszustand grüne elektromagnetische Strahlung 93 emittiert wird, erweckt die Ladungsträgertransportschicht 31 im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einen bläulichen Farbeindruck.
Ein organisches elektronisches Bauelement als Vergleichsbauelement mit einem Aufbau gemäß dem Bauelement 100, aber einer undotierten Ladungsträgertransportschicht 31 aus NPB, emittiert ebenso grüne elektromagnetische Strahlung 93 und erweckt im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand aber lediglich einen blassblauen Farbeindruck mit geringer Farbsättigung. Die hier rein beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen also, dass ein vorbestimmter Farbeindruck des organischen elektronischen Bauelements 100 im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einstellbar und mittels der Wahl des Matrixmaterials und des Dotierstoffs wählbar ist, während die im eingeschalteten elektronischen Betriebszustand emittierte elektromagnetische Strahlung stets denselben Leuchteindruck erwecken kann.
In den 2A und 2B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein organisches elektronisches Bauelement 200 in einem ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand (2A) und in einem eingeschalteten elektronischen Betriebszustand (2B) gezeigt, das eine Modifikation des vorherigen Ausführungsbeispiels darstellt.
Im Gegensatz zum Bauelement 100 der 1A und 1B weist das organische elektronische Bauelement 200 zusätzlich eine transparente zweite Elektrode 2 aus einem transparenten Metallfilm auf, sowie eine zweite Ladungsträgertransportschicht 32 zwischen dem aktiven Bereich 30 und der zweiten Elektrode 2. Das organische elektronische Bauelement 200 ist damit im gezeigten Ausführungsbeispiel als beidseitig emittierende OLED ausgebildet. Die erste Ladungsträgertransportschicht 31 kann wie im Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben ausgeführt sein und beispielsweise im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand eine hellblauen Farbeindruck erwecken.
Die zweite Ladungsträgertransportschicht 32 weist ein Matrixmaterial und einen Dotierstoff auf, die Charge-Transfer-Komplexe bilden, die einen Teil der von außen auf das Bauelement 200 fallenden elektromagnetischen Strahlung 90 mit einem zweiten Absorptionsspektrum absorbieren. Die nicht-absorbierte elektromagnetische Strahlung, hier durch die Pfeile 92 angedeutet, ist durch einen externen Beobachter als vorbestimmter Farbeindruck durch die zweite Elektrode 2 wahrnehmbar. Der Farbeindruck, der durch die zweite Ladungsträgertransportschicht 32 durch die zweite Elektrode 2 im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand wahrnehmbar ist, kann dabei verschieden vom Farbeindruck sein, der durch die erste Elektrode 1 aufgrund der ersten Ladungsträgertransportschicht 31 wahrnehmbar ist.
Die zweite Ladungsträgertransportschicht 32 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel 150 nm dick und weist BCP als Matrixmaterial und Cs₂CO₃ als Dotierstoff mit einer Konzentration von 10% auf. Dadurch erweckt die zweite Ladungsträgertransportschicht 32 im ausgeschalteten elektronischen Betriebzustand einen tiefblauen Farbeindruck bei einem externen Beobachter. Im eingeschalteten Betriebszustand wie in 2B gezeigt, wird dieser Farbeindruck durch die im aktiven Bereich 30 erzeugte elektromagnetische Strahlung überstrahlt, die wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen einen grünen Leuchteinruck erweckt.
Während das organische elektronische Bauelement im ausgeschalteten elektronischen Betriebzustand durch die erste Ladungsträgertransportschicht 31 einen anderen Farbeindruck erwecken kann als durch die zweite Ladungsträgertransportschicht 32, wird im eingeschalteten elektronischen Betriebzustand beidseitig derselbe Leuchteindruck durch die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung 93 erweckt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel eines organischen elektronischen Bauelements gemäß dem Bauelement 200 weist die zweite Ladungsträgertransportschicht 32 bei einer Dicke von 150 nm als Matrixmaterial BPyPyP und als Dotierstoff Cs₂CO₃ bei einer Konzentration von 10% auf. Die Charge-Transfer-Bande der zweiten Ladungsträgertransportschicht 32 ist so intensiv, dass diese für den Farbeindruck durch die zweite Elektrode 2 hindurch bestimmend wird. Dadurch kann die zweite Ladungsträgertransportschicht 32 im ausgeschalteten elektronischen Betriebzustand einen roten Farbeindruck erwecken, während im eingeschalteten elektronischen Betriebzustand wiederum grüne elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Dabei sei erwähnt, dass ein organisches elektronisches Bauelement mit einem NPB-Alq₃-Materialsystem immer grün emittiert. Durch die hier beschriebenen Ladungstransportschichten kann der äußere Eindruck fast beliebig eingestellt werden.
Die Merkmale der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sind rein beispielhaft und nicht beschränkend. Insbesondere alternativ oder zusätzlich zu den hier beschriebenen Kombinationen von Matrixmaterialien und Dotierstoffen sind in den organischen elektronischen Bauelementen der hier gezeigten Ausführungsbeispiele auch Matrixmaterialien und Dotierstoffe wie im allgemeinen teil beschrieben möglich.
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

Organisches elektronisches Bauelement, umfassend: – eine transparente erste Elektrode (1), – eine organische Schichtenfolge (3) mit einer Ladungsträgertransportschicht (31) und einem aktiven Bereich (30) und – eine zweite Elektrode (2), wobei – die erste Ladungsträgertransportschicht (31) zwischen dem aktiven Bereich (30) und der ersten Elektrode (1) angeordnet ist, – die erste Ladungsträgertransportschicht (31) ein Matrixmaterial mit einem Dotierstoff umfasst und – das Matrixmaterial und der Dotierstoff Charge-Transfer-Komplexe bilden, die einen Teil einer von außen auf das organische strahlungsemittierende Bauelement fallenden elektromagnetischen Strahlung (90) mit einem ersten Absorptionsspektrum absorbieren und in einem ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einen vorbestimmten Farbeindruck (91) des Bauelements hervorrufen, der durch die erste Elektrode (1) von einem externen Beobachter wahrnehmbar ist.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei – die erste Ladungsträgertransportschicht (31) direkt an die erste Elektrode (1) angrenzt.
Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei – die erste Ladungsträgertransportschicht (31) einen Schichtenstapel mit zumindest einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht umfasst, – die erste Schicht und die zweite Schicht jeweils ein Matrixmaterial und einen Dotierstoff aufweisen und – das erste und zweite Schicht verschieden voneinander sind.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – die organische Schichtenfolge (3) eine zweite Ladungsträgertransportschicht (32) zwischen dem aktiven Bereich (30) und der zweiten Elektrode (2) aufweist und – die zweite Ladungsträgertransportschicht (32) ein Matrixmaterial mit einem Dotierstoff umfasst und – das Matrixmaterial und der Dotierstoff der zweiten Ladungsträgertransportschicht (32) Charge-Transfer-Komplexe bilden, die einen Teil einer von außen auf das organische elektronische Bauelement fallenden elektromagnetischen Strahlung (90) mit einem zweiten Absorptionsspektrum absorbieren.
Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei – die zweite Elektrode (2) transparent ist und – die zweite Ladungsträgertransportschicht (32) im ausgeschalteten elektronischen Betriebszustand einen vorbestimmten Farbeindruck (92) des Bauelements hervorruft, der durch die zweite Elektrode (2) von einem externen Beobachter wahrnehmbar ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – die erste Ladungsträgertransportschicht (31) eine Lochtransportschicht ist.
Bauelement nach Anspruch 6, wobei – der Dotierstoff ein Metalloxid, eine metallorganische Verbindung, ein organisches Material oder eine Mischung daraus aufweist.
Bauelement nach Anspruch 7, wobei – der Dotierstoff ein Metalloxid mit einem oder mehreren Metallen aus einer Gruppe aufweist, die gebildet wird durch Wolfram, Molybdän, Vanadium und Rhenium.
Bauelement nach Anspruch 8, wobei – der Dotierstoff zumindest eines von WO₃, MoO₃, V₂O₅ und Re₂O₅ aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei – der Dotierstoff eine metallorganische Verbindung mit Ruthenium und/oder Rhodium aufweist.
Bauelement nach Anspruch 10, wobei – die metallorganische Verbindung Trifluoroacetat aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei – der Dotierstoff ein aromatisches organisches Material mit zumindest einem Substituenten aufweist, der Fluor und/oder Cyanid umfasst.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei – die erste Ladungsträgertransportschicht (32) eine Elektronentransportschicht ist.
Bauelement nach Anspruch 13, wobei – der Dotierstoff ein Alkalimetallsalz, ein Erdalkalimetallsalz, eine metallorganische Verbindungen oder eine Mischung daraus aufweist.
Bauelement nach Anspruch 14, wobei – der Dotierstoff ein Carbonat aufweist.
Bauelement nach Anspruch 14 oder 15, wobei – der Dotierstoff Cäsium aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei – die metallorganische Verbindung ein Metallocen aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei – die metallorganische Verbindung einen Metallkomplex mit einem Hydropyrimidopyrimidin aufweist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei – die metallorganische Verbindung zumindest eines oder mehrere Metalle aus einer Gruppe aufweist, die gebildet wird durch Chrom, Wolfram und Molybdän.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – der Dotierstoff eine Konzentration von zumindest 5% im Matrixmaterial aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – der Dotierstoff eine Konzentration im Matrixmaterial aufweist, die zum aktiven Bereich (30) hin abnimmt.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – das Matrixmaterial aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Phenanthrolinderivate, Imidazolderivate, Triazolderivate, Oxadiazolderivate, Phenyl-haltige Verbindungen, Verbindungen mit kondensierten Aromaten, Carbazol-haltige Verbindungen, Fluorenderivate, Spirofluorenderivate und Pyridin-haltige Verbindungen sowie Kombinationen aus zumindest zwei oder mehreren der genannten Materialien umfasst.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – das Bauelement eine organische lichtemittierende Diode (OLED) umfasst und – der aktive Bereich (30) geeignet ist, in einem eingeschalteten Betriebszustand eine elektromagnetische Strahlung (93) mit einem Emissionsspektrum abzustrahlen.
Bauelement nach Anspruch 23, wobei – das Emissionsspektrum und das erste Absorptionsspektrum zumindest teilweise verschieden sind.
Bauelement nach Anspruch 23 oder 24, wobei – das Emissionsspektrum und das erste Absorptionsspektrum zumindest teilweise gleich sind.
Bauelement nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei – die erste Ladungsträgertransportschicht (31) einen sättigbaren Absorptionskoeffizienten aufweist.
Bauelement nach Anspruch 26, wobei – der durch die erste Ladungsträgertransportschicht (31) im ausgeschalteten Betriebszustand wahrnehmbare Farbeindruck im eingeschalteten Betriebszustand nicht wahrnehmbar ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – das Bauelement einen organischen Photodetektor, eine organische Solarzelle und/oder einen organischen Transistor umfasst.