DE102009048604A1

DE102009048604A1 - Organische Leuchtdiodenvorrichtung

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Publication number: DE102009048604A1
Application number: DE102009048604A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Phys. Rosenow; Sebastian Dipl.-Phys. Reineke; Björn Dr.-Ing. Lüssem; Karl Prof. Dr. rer. nat. Leo
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-07
Also published as: WO2011038727A1

Abstract

Bisher werden in gestapelten, organischen Leuchtdioden für jedes Emittermolekül eigene Leuchteinheiten verwendet. Dieser Konstruktionsansatz hat für entsprechende weiße Leuchtdioden einen stark erhöhten Prozessierungsaufwand zur Folge. Bei der Verwendung von fluoreszenten blauen Emittern in solchen gestapelten OLEDs rekombiniert ein großer Teil der Exzitonen strahlungslos. Um die Anzahl der Leuchteinheiten und damit die Produktionskosten zu verringern, werden in den einzelnen Leuchteinheiten mehrere Emitter kombiniert. Bei fluoreszenten Emittern geschieht dies auf die Art, dass die Singulettexzitonen auf dem fluoreszenten Emitter rekombinieren, während die Triplettexzitonen auf mindestens einen phosphoreszenten Emitter übertragen werden. Die beschriebenen Bauelemente können aufgrund ihrer hohen Lichtausbeute gut für allgemeine Anzeige- und Beleuchtungszwecke verwendet werden.

Description

Gebiet
Die Erfindung betrifft eine organische Leuchtdiodenvorrichtung, insbesondere eine weißes Licht emittierende organische Leuchtdiodenvorrichtung, welche aus mehreren aufeinander gestapelten Leuchteinheiten besteht. Die Erfindung trägt zu einer deutlichen Steigerung der Effizienz sowie der Farbwiedergabeeigenschaften der Leuchtdiodenvorrichtung bei.
Stand der Technik
Das Interesse an effizienteren, neuartigen Lichtquellen ist in den letzten Jahren vor dem Hintergrund der Energiekrise stark gestiegen. Weiße organische Leuchtdioden (OLEDs) stellen als effiziente, flächige Lichtquellen mit guten Farbwiedergabeeigenschaften eine mögliche Alternative zu herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtungen dar. Die Herstellung erfolgt im Fall von auf kleinen Molekülen basierenden OLEDs meist durch Sublimation und anschließender Kondensation auf einem Substrat im Hochvakuum. Im Fall von auf Polymeren basierenden OLEDs erfolgt die Prozessierung durch Aufschleudern von Lösungen oder verschiedene Nassdruckverfahren.
Das Erreichen niedriger Betriebsspannungen durch Tang et al. 1987 (C.W. Tang et al. Appl. Phys. Lett. 51 (1987), 913) gilt als der größte Entwicklungsschritt auf diesem Gebiet.
Der allgemeine Aufbau einer OLED enthält entweder einen Teil oder alle der folgenden Schichten (vgl. ), auf jeden Fall jedoch eine Anode (2), eine Kathode (8), wobei eine von beiden zumindest semitransparent sein muss, sowie eine Licht emittierende organische Schicht (5).
Die Schichtabfolge kann auch an der Licht emittierenden Schicht (5) gespiegelt werden, so dass die Kathode und die Elektronen transportierende Seite dem Substrat zugewandt sind (G. Gu et al. Appl. Phys. Lett. 68 (1996), 2606; US 5703436 A ; US 5757026 A ; US 5969474 A ).
Die Ladungsträgerinjektion von den Elektroden in die organischen Schichten sowie die Ladungsträgerbeweglichkeit in den Transportschichten (3, 7) und damit die Betriebsspannungen können deutlich verbessert werden durch eine elektrische Dotierung dieser Schichten ( US 5093698 A ; DE 10058578 A1 ). In Kombination mit den Blockerschichten (4, 6) wird eine gute Ladungsträgerbalance in der Licht emittierenden Schicht erreicht, was wiederum Quanten- und Leistungseffizienz entscheidend verbessert ( DE 10058578 A1 ).
Die Licht emittierenden Materialien können entweder als reine Schicht (C.W. Tang et al. Appl. Phys. Lett. 51 (1987), 913) oder als Beimischung eines Wirtsmaterials verwendet werden (C.W. Tang et al, J. Appl. Phys. 65 (1989), 3610). Dies ist für einige Emittermaterialien notwendig, da effizienzbegrenzende Wechselwirkungen zwischen angeregten Emittermolekülen auftreten können, wenn der Abstand zwischen diesen zu gering ist (H. Mattoussi et al. J. Appl. Phys. 86 (1999), 2642).
Bei den Emittern unterscheidet man zwischen fluoreszenten und phosphoreszenten Materialien. Da bei fluoreszenten Emittern die Übergänge von den angeregten Triplettzuständen zum Singulettgrundzustand verboten sind und aufgrund der Spinstatistik nur jedes vierte elektrisch erzeugte Exziton ein Singulett ist, sind diese Emitter auf eine interne Quanteneffizienz von 25% begrenzt. Durch die Einführung von Schwermetallionen in die organischen Moleküle und der damit verbundenen Aufweichung der Spinerhaltung wie zum Beispiel von Baldo et al. (M.A. Baldo et al. Nature 395 (1998), 151) gezeigt, gelang es auch die Triplettexzitonen für die Lichtemission nutzbar zu machen und eine interne Quanteneffizienz von 100% zu ermöglichen. Die logische Schlussfolgerung ist auf die Verwendung von fluoreszenten Emittern zu verzichten und sich auf die phosphoreszenten zu beschränken. Trotzdem werden für die Emission im blauen Wellenlängenbereich hauptsächlich die ineffizienten fluoreszenten Emitter genutzt, da diese zum einen langlebiger als die entsprechenden phosphoreszenten Emitter sind und zum anderen noch keine tiefblauen phosphoreszenten Emitter existieren. Mit den vorhandenen himmelblauen phosphoreszenten Emittern ist es schwer weißes Licht zu erzeugen. Nur durch einen überhöhten Anteil an roter Emission ist es möglich, einen Farbpunkt nahe der Black-Body-Kurve zu erreichen, daraus resultieren Einbußen bei den Farbwiedergabeeigenschaften und es kann nur warm weißes Licht erzeugt werden.
Eine einfache Möglichkeit weißes Licht zu erzeugen besteht darin, mehrere monochromatische OLEDs direkt übereinander zu prozessieren (P.E. Burrows et al. Appl. Phys. Lett. 69 (1996), 2959). Mit Elektroden zwischen den einzelnen Leuchteinheiten, welche jeweils aus den Schichten 3 bis 7 beziehungsweise einem Teil dieser Schichten bestehen, ist es möglich, jede der Leuchteinheiten einzeln anzusprechen. Dies ist ein Vorteil bei der Konstruktion von Display-Anwendungen. Bei der Anwendung als Beleuchtungsvorrichtung ist die zusätzliche Ansteuerelektronik jedoch unerwünscht. Des Weiteren werden neben der Absorption durch die Elektroden in der OLED zusätzliche optische Kavitäten geschaffen, welche das Auskoppeln des Lichtes erschweren. Ladungsträger erzeugende Bereiche stellen eine für Beleuchtungsanwendungen günstigere Möglichkeit der Kontaktierung der einzelnen Leuchteinheiten miteinander dar. Unter einem Ladungsträger erzeugenden Bereich versteht man dabei eine Schicht oder eine Vielzahl von aufeinander folgenden Schichten von organischen oder anorganischen Materialien, welche, unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes, eine Trennung von Elektronen und Löchern bewirkt. Für jedes an der Kathode injizierte Elektron entsteht an jedem Übergang zwischen zwei Leuchteinheiten ein weiteres. Das entspricht einer Reihenschaltung der Leuchteinheiten, wobei die Ansteuerung ausschließlich über die beiden äußeren Elektroden erfolgt. Liao et al. demonstrierten die Umsetzung eines solchen Ladungsträger erzeugenden Bereiches durch organische Schichten (L.S. Liao et al. Appl. Phys. Lett. 84 (2004), 167; EP 1804308 A1 ). Hier dient ein elektrisch dotierter pn-Übergang zur Erzeugung freier Ladungsträger zwischen zwei. Leuchteinheiten. Bei Anlegen eines äußeren Feldes können an diesem wegen der starken Bandverbiegung Elektronen und Löcher getrennt werden.
Die Leistungseffizienzen dieser gestapelten OLEDs sind vergleichbar mit denen von einfachen OLEDs, da sich jeweils die Quanteneffizienzen und Betriebsspannungen der einzelnen Leuchteinheiten addieren und auf diese Weise gegenseitig aufheben. Daraus ergibt sich folgendes Problem bei der Erzeugung von Licht mit guten Farbwiedergabeeigenschaften. Da zu diesem Zweck drei bis vier verschiedene Emittermaterialien benötigt werden, müssen drei bis vier Leuchteinheiten übereinander gestapelt werden. Der Prozessierungsaufwand und die damit verbundenen Kosten steigen jedoch rapide mit jeder Leuchteinheit.
G. Schwartz et al. haben an nicht gestapelten OLEDs gezeigt, dass es möglich ist, die Triplettexzitonen eines fluoreszenten Emitters auf einen phosphoreszenten Emitter zu übertragen und auf diese Art interne Quanteneffizienzen von bis zu 100% zu erreichen (Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319; DE 10 2007 020 644 A1 ). Dieser Übertrag kann stattfinden, wenn die Anregungsenergie des Triplettzustandes des phosphoreszenten Emitters unter der des fluoreszenten Emitters liegt. Bei den bekannten effizienten fluoreszenten Blauemittern ist dieses Prinzip auf orange und rote phosphoreszente Emitter anwendbar, jedoch nicht auf grüne (mit einem Emissionsmaximum zwischen 490 und 510 nm), da die Triplettzustände der Blauemitter zu tief liegen. So ist bei fluoreszenten Blauemittern der energetische Unterschied zwischen dem ersten angeregten Singulett- und Triplettzustand meist größer als 0.5 eV (Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319). Dies entspricht bei einer typischen Blauemission von 450 nm einem Phosphoreszenzmaximum von 550 nm. Dieser energetische Unterschied lässt sich nicht beliebig verringern, da damit die Wahrscheinlichkeit eines Übertrages von Singulettexzitonen auf die niederenergetischen Triplettzustände steigt und die Effizienz der Fluoreszenz herabgesetzt wird. In nicht gestapelten OLEDs sind daher, bei der Verwendung von grünen phosphoreszenten Emittern, nur auf Kosten der ohnehin geringen Blauemission interne Quanteneffizienzen von 100% möglich. Dieser Nachteil ergibt sich aus der Rekombination von Singulettexzitonen auf dem Grünemitter, welche sich nicht verhindern lässt. Die Einschränkung der Blauemission beschränkt wiederum die erreichbaren Farbkoordinaten für auf diesem Prinzip beruhenden OLEDs auf den warmweißen Bereich.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Begrenzung der Quanteneffizienz bei Verwendung von fluoreszenten Emittern in gestapelten OLEDs zu überwinden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es bei der Verwendung von fluoreszenten Emittern auch solche phosphoreszenten Emitter, welche ein höheres Triplettniveau als der fluoreszente Emitter besitzen, ohne Einschränkungen der Emission des fluoreszenten Emitters nutzen zu können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist dabei die Anzahl der benötigten Leuchteinheiten zu minimieren um den Prozessierungsaufwand so gering wie möglich zu halten.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Kombination mehrerer verschiedener Emittermaterialien in einer Leuchteinheit einer gestapelten OLED gelöst. Dadurch werden bei der Verwendung von fluoreszenten Emittern die Triplettexzitonen, welche sonst strahlungslos rekombinieren würden, auf einen phosphoreszenten Emitter übertragen und auf diese Weise in jeder einzelnen Leuchteinheit der gestapelten OLED eine interne Quanteneffizienz von 100% erreicht. Phosphoreszente Emitter, welche ein höheres Triplettniveau als die fluoreszenten Emitter haben, werden erfindungsgemäß in anderen Leuchteinheiten untergebracht als die fluoreszenten Emitter.
Um weißes Licht mit guten Farbwiedergabeeigenschaften zu erzeugen, muss die Emission des fluoreszenten Blauemitters zwischen 430 und 490 nm liegen, wobei ein Maximum der Fluoreszenz bei 450 nm ideal wäre. Für fluoreszente Blauemitter ist der energetische Unterschied zwischen Singulett- und Triplettzustand typischerweise größer als 0.5 eV (Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319). Liegt das Fluoreszenzmaximum an der Untergrenze von 430 nm, kann ein Übertrag von Triplettexzitonen nur auf phosphoreszente Emitter, mit einem Emissionsmaximum oberhalb von 521 nm, erfolgen. Grünemitter, welche ihrer Natur nach bei kürzeren Wellenlängen emittieren, werden erfindungsgemäß in einer eigenen Leuchteinheit verwendet.
Im Sinne der Erfindung sind unter anderem folgende, aus den beschriebenen Leuchteinheiten zusammengesetzte, weiße OLEDs:

– Eine OLED mit einer Leuchteinheit, in welcher die Triplettexzitonen eines fluoreszenten Blauemitters zur strahlenden Emission auf einen phosphoreszenten Rotemitter übertragen werden, und einer Leuchteinheit, welche auf phosphoreszenter Grünemission basiert;
– Eine OLED mit einer Leuchteinheit, in welcher die Triplettexzitonen eines fluoreszenten Blauemitters zur strahlenden Emission auf einen phosphoreszenten Rotemitter übertragen werden, und einer Leuchteinheit, welche sowohl die Emission eines phosphoreszenten Rotemitters als auch die Emission eines phosphoreszenten Grünemitters nutzt;
– Eine OLED mit einer Leuchteinheit, in welcher die Triplettexzitonen eines fluoreszenten Blauemitters zur strahlenden Emission auf einen phosphoreszenten Rotemitter übertragen werden, und einer Leuchteinheit, welche sowohl die Emission eines phosphoreszenten Gelbemitters als auch die Emission eines phosphoreszenten Grünemitters nutzt; und
– Eine OLED mit einer Leuchteinheit, in welcher die Triplettexzitonen eines fluoreszenten Blauemitters zur strahlenden Emission auf einen phosphoreszenten Rotemitter übertragen werden, und zwei getrennten Leuchteinheiten, welche die Emission eines phosphoreszenten Gelb- oder Rotemitters beziehungsweise die Emission eines phosphoreszenten Grünemitters nutzten.

Die Effizienzen der auf der Erfindung basierenden OLEDs können durch die Auskopplung verbessernde Maßnahmen, wie zum Beispiel durch Verwendung von speziellen Gläsern mit hohem Brechungsindex oder solchen mit strukturierten Oberflächen (S. Reineke et al. Nature 459 (2009), 234; C.L. Mulder et al. Appl. Phys. Lett. 90 (2007), 211109), weiter gesteigert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei wird auf die nachstehenden Abbildungen Bezug genommen. Es zeigen:
eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung einer oben beschriebenen aus dem Stand der Technik bekannten organischen Leuchtdiode
eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung einer organischen Leuchtdiode, welche aus einer phosphoreszenten grünen Leuchteinheit und einer Leuchteinheit, die einen fluoreszenten blauen mit einem phosphoreszenten roten Emitter kombiniert, besteht
Spektrale Strahlstärke
Leuchtdichte in Abhängigkeit von der Spannung und
Lichtausbeute in Abhängigkeit von der Leuchtdichte einer gestapelten OLED (Beispiel 1) bestehend aus einer phosphoreszenten grünen Leuchteinheit und einer Leuchteinheit, die einen fluoreszenten blauen mit einem phosphoreszenten roten Emitter kombiniert
Spektrale Strahlstärke
Leuchtdichte in Abhängigkeit von der Spannung und
Lichtausbeute in Abhängigkeit von der Leuchtdichte einer gestapelten OLED (Beispiel 1) bestehend aus einer phosphoreszenten Leuchteinheit, welche einen roten und einen grünen Emitter kombiniert, und einer Leuchteinheit, die einen fluoreszenten blauen mit einem phosphoreszenten roten Emitter kombiniert
Beispiel 1
Ein einfaches Ausführungsbeispiel besteht in der folgenden Schichtanordnung, welche in schematisch dargestellt ist. Auf einem mit einer 90 nm dicken, als Anode dienenden ITO-Schicht (Indiumzinnoxid) beschichteten Glassubstrat werden nacheinander diese Schichten prozessiert:

9: 55 nm MeO-TPD: NDP2(2wt%)/Lochtransport
10: 10 nm Spiro-TAD/Elektronenblocker
11: 5 nm 4P-NPD: Ir(MDQ)₂acac(5wt%)/Emission 1a
12: 5 nm 4P-NPD/Emission 1b
13: 10 nm BPhen/Löcherblocker
14: 90 nm BPhen:Cs/Elektronentransport
15: 80 nm MeO-TPD: NDP2(2wt%) /Lochtransport
16: 10 nm Spiro-TAD /Elektronenblocker
17: 10 nm TCTA: Ir(ppy)₃/Emission 2a
18: 10 nm TPBi: Ir(ppy)₃/Emission 2b
19: 10 nm BPhen/Löcherblocker
20: 50 nm BPhen:Cs/Elektronentransport
21: 100 nm Al/Kathode

In diesem Aufbau stellen die Schichten 9 bis 14 die erste und die Schichten 15 bis 20 die zweite Leuchteinheit dar. Die Aluminium Schicht (21) dient als Kathode. Erfindungsgemäß wird zum Einen durch die Kombination von roter und blauer Emission in der ersten Leuchteinheit gegenüber einer gewöhnlichen gestapelten OLED eine komplette Leuchteinheit gespart und zum Anderen erlaubt die Wahl der Emitter in dieser ersten Leuchteinheit die ansonsten ungenutzten Triplettexzitonen des fluoreszenten Blauemitters 4P-NPD auf den phosphoreszenten Rotemitter Ir(MDQ)2acac zu übertragen und durch diesen strahlend rekombinieren zu lassen. Dies wird wie folgt ermöglicht. Die Lochleitfähigkeit des 4P-NPD liegt deutlich über dessen Elektronenleitfähigkeit (Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319). Die Exzitonenbildung aus Elektronen und Löchern erfolgt daher an der Grenzfläche zwischen der Emissionszone (12) und dem Löcherblocker Bphen (13). Aufgrund der höheren Lebensdauer können die Triplettexzitonen bis zum rotdotierten Teil der Emissionszone (11) diffundieren, während die Singulettexzitonen direkt auf dem undotierten Blauemitter (12) rekombinieren. Da das Tripletniveau des phosphoreszierenden Grünemitters Ir(ppy)₃(2.4 eV) höher liegt als das des fluoreszierenden Blauemitters 4P-NPD(2.3 eV), erfolgt die Erzeugung des grünen Lichtes erfindungsgemäß in einer, durch einen Ladungsträger erzeugenden Bereich, von dem fluoreszierenden Emitter getrennten Leuchteinheit.
) zeigt, dass die Erfindung hohe Lichtausbeuten von 30 lm/W bei einer Leuchtdichte von 1000 cd/m² ermöglicht. Hier ist zu berücksichtigen, dass keine die Auskopplung verbessernde Maßnahmen ergriffen wurden, durch welche die Effizienz weiter gesteigert werden würde.
Beispiel 2
Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht in der folgenden, weitestgehend dem Beispiel 1 entsprechenden Schichtanordnung. Motivation der Veränderung ist den Rotanteil des Spektrums zu steigern und den Grünanteil etwas abzuschwächen, um Farbkoordinaten nahe der Black-Body-Kurve zu erreichen. Erfindungsgemäß wurde den Schichten 17 und 18 zusätzlich Ir(MDQ)₂acac in einer Konzentration von 1wt% beigemischt. Die gering konzentrierte Beimischung in eine gemeinsame Matrix bewirkt einen teilweise Übertrag der Exzitonen von dem grünen Emitter Ir(ppy)₃ auf den roten Emitter. Da beide Emitter hoch effizient sind, geschieht dies nahezu ohne Verluste, bezüglich der internen Quanteneffizienz. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit der Einführung einer weiteren Leuchteinheit umgangen. Die Kavität wurde durch Anpassen der Dicken der Schichten 9 und 15 auf 50 nm beziehungsweise 75 nm auf das neue interne Spektrum optimiert, Dieses Beispiel zeigt, dass die Erfindung eine Lichtquelle mit (weißen) Farbkoordinaten (x, y) = (0.523, 0.353), einem Farbwiedergabeindex von 74.4, hoher Lichtausbeute (19 lm/W) bei hohen Leuchtdichten von 1000 cd/m² ermöglicht (siehe ). Der Rotanteil ist in dieser OLED noch leicht überhöht. Dies wirkt sich negativ auf die Lichtausbeute aus, da das Spektrum aus dem Maximum der Augenempfindlichkeit geschoben wird. Der Rotanteil lässt sich jedoch über die Konzentration des Rotemitters in den Schichten 17 und 18 einstellen. Da auch auf diese OLED keine die Auskopplung verbessernde Maßnahmen angewendet wurden, kann die Effizienz noch deutlich gesteigert werden.
Bezugszeichenliste

1: Substrat (häufig Glas)
2: Anode
3: Löcher transportierende Schicht
4: Elektronen und Exzitonen blockende Schicht
5: Licht emittierende Schicht
6: Löcher und Exzitonen blockende Schicht
7: Elektronen transportierende Schicht
8: Kathode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5703436 A [0005]
US 5757026 A [0005]
US 5969474 A [0005]
US 5093698 A [0006]
DE 10058578 A1 [0006, 0006]
EP 1804308 A1 [0009]
DE 102007020644 A1 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

C.W. Tang et al. Appl. Phys. Lett. 51 (1987), 913 [0003]
G. Gu et al. Appl. Phys. Lett. 68 (1996), 2606 [0005]
C.W. Tang et al. Appl. Phys. Lett. 51 (1987), 913 [0007]
C.W. Tang et al, J. Appl. Phys. 65 (1989), 3610 [0007]
H. Mattoussi et al. J. Appl. Phys. 86 (1999), 2642 [0007]
M.A. Baldo et al. Nature 395 (1998), 151 [0008]
P.E. Burrows et al. Appl. Phys. Lett. 69 (1996), 2959 [0009]
L.S. Liao et al. Appl. Phys. Lett. 84 (2004), 167 [0009]
Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319 [0011]
Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319 [0011]
Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319 [0016]
S. Reineke et al. Nature 459 (2009), 234 [0018]
C.L. Mulder et al. Appl. Phys. Lett. 90 (2007), 211109 [0018]
Schwartz et al. Adv. Funct. Mater. 19(2009), 1319 [0029]

Claims

Organische Leuchtdiodenvorrichtung (OLED), bestehend aus einer Anode, einer Kathode, sowie einer Anzahl von Leuchteinheiten, welche aufeinander prozessiert und jeweils durch einen Ladungsträger erzeugenden Bereich getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur strahlenden Rekombination der Exzitonen in mindestens einer der Leuchteinheiten mindestens zwei unterschiedliche Emittermaterialien enthalten sind.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb mindestens einer Leuchteinheit die Emittermaterialien so beschaffen sind, dass die strahlende Rekombination von Singulett- und Triplettexzitonen nutzbar ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leuchteinheit einen oder mehrere überwiegend im blauen oder blaugrünen Spektralbereich Licht emittierende, fluoreszierende Emitter enthält, den(m) ein oder mehrere überwiegend im nicht-blauen Spektralbereich Licht emittierende(r) phosphoreszierende(r) Emitter beigemischt ist/sind.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Triplettenergie für ein Energieniveau eines Triplettzustandes der fluoreszierenden Emitter in der Emissionsschicht größer als eine Triplettenergie für ein Energieniveau eines Triplettzustandes der beigemischten phosphoreszierenden Emitter ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Exzitonen von einem Triplettzustand der fluoreszierenden Emitter auf einen Triplettzustand der phosphoreszierenden Emitter übertragbar sind.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximum der fluoreszenten Emission unterhalb von 490 nm und das Maximum der phosphoreszenten Emission oberhalb von 510 nm liegt.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierende Schicht mindestens einer Leuchteinheit aus einer massiven Schicht eines fluoreszierenden Emitters besteht, welcher ein oder mehrere phosphoreszierende Emitter beigemischt sind.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierende Schicht mindestens einer Leuchteinheit aus einem organischen Material besteht, in das ein oder mehrere fluoreszierende Emitter in einer Konzentration zwischen 0,1 und 50 Mol% und ein oder mehrere phosphoreszierende Emitter beigemischt sind.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einer Leuchteinheit ein mindestens 5%-iger Anteil des in dieser Leuchteinheit erzeugten Lichtes im sichtbaren Spektralbereich als Fluoreszenzlicht von Singulettzuständen der fluoreszierenden Emitter abgebbar ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einer Leuchteinheit ein mindestens 10%-iger Anteil des in dieser Leuchteinheit erzeugten Lichtes im sichtbaren Spektralbereich als Fluoreszenzlicht von Singulettzuständen der fluoreszierenden Emitter abgebbar ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einer Leuchteinheit ein mindestens 15%-iger Anteil des in dieser Leuchteinheit erzeugten Lichtes im sichtbaren Spektralbereich als Fluoreszenzlicht von Singulettzuständen der fluoreszierenden Emitter abgebbar ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einer Leuchteinheit ein mindestens 20%-iger Anteil des in dieser Leuchteinheit erzeugten Lichtes im sichtbaren Spektralbereich als Fluoreszenzlicht von Singulettzuständen der fluoreszierenden Emitter abgebbar ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einer Leuchteinheit ein mindestens 25%-iger Anteil des in dieser Leuchteinheit erzeugten Lichtes im sichtbaren Spektralbereich als Fluoreszenzlicht von Singulettzuständen der fluoreszierenden Emitter abgebbar ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierende Schicht mindestens einer Leuchteinheit mehrschichtig gebildet ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierenden Schichten der Leuchteinheiten eine Dicke zwischen etwa 5 nm und etwa 100 nm aufweisen.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an die lichtemittierende Schicht mindestens einer Leuchteinheit eine Löcherblockschicht angeordnet ist, wobei die Löcherblockschicht Elektronen transportierend ist und ein organisches Material der Löcherblockschicht ein HOMO-Niveau aufweist, welches um wenigstens etwa 0.3 eV tiefer liegt als ein HOMO-Niveau des fluoreszierenden Emitters.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an die lichtemittierende Schicht mindestens einer Leuchteinheit eine Elektronenblockschicht angeordnet ist, wobei die Elektronenblockschicht Löcher transportierend ist und ein organisches Material der Elektronenblockschicht ein LUMO-Niveau aufweist, welches um wenigstens etwa 0.3 eV höher liegt als ein LUMO-Niveau des fluoreszierenden Emitters.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Energie von Singulettexzitonen und von Triplettexzitonen in der Löcherblockschicht oder in der Elektronenblockschicht größer ist als eine minimale Energie von Singulettexzitonen und von Triplettexzitonen in der lichtemittierenden Schicht der entsprechenden Leuchteinheit.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrisch dotierte, organische Schicht zum Ladungsträgertransport ausgebildet ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochinjektion an der Anode und/oder die Elektroneninjektion an der Kathode über eine jeweilige elektrisch dotierte, organische Schicht erfolgt.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ladungsträger erzeugenden Bereiche aus einer oder mehreren elektrisch dotierten, organischen Schichten besteht.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige dotierte organische Schicht eine mit einem Akzeptor-Material p-dotierte oder eine mit einem Donator-Material n-dotierte Schicht ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der fluoreszierenden Emitter eine metall-organische Verbindung oder eine Komplexverbindung mit einem Metall mit einer Ordnungszahl kleiner als 40 ist.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der fluoreszierenden Emitter einen Elektronen ziehenden Substituenten aus einer der folgenden Klassen umfasst: a. Halogene wie Fluor, Chlor, Brom oder Iod; b. CN; c. halogenierte oder cyanosubstituierte Alkane oder Alkene, insbesondere Trifluormethyl, Pentafluorethyl, Cyanovinyl, Dicyanovinyl, Tricyanovinyl; d. halogenierte oder cyanosubstituierte Arylreste, insbesondere Pentafluorphenyl; oder e. Borylreste, insbesondere Dialkyl-boryl, Dialkylboryl mit Substituenten an den Alkylgruppen, Diarylboryl oder Diaryl-boryl mit Substituenten an den Arylgruppen.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der fluoreszierenden Emitter einen Elektronen schiebenden Substituenten aus einer der folgenden Klassen umfasst: a. Alkylreste wie Methyl, Ethyl, Tertiärbutyl, Isopropyl; b. Alkoxyreste; c. Arylreste mit oder ohne Substituenten am Aryl, insbesondere Tolyl und Mesithyl; oder d. Aminogruppen insbesondere NH2, Dialkylamin, Diarylamin und Diarlyamin mit Substituenten am Aryl.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der fluoreszierenden Emitter eine funktionale Gruppe mit einer Elektronen-Akzeptor-Eigenschaft aus einer der folgenden Klassen umfasst: a. Oxadiazol b. Triazol c. Benzothiadiazole d. Benzimidazole und N-Aryl-Benzimidazole e. Bipyridin f. Cyanovinyl g. Quinoline h. Triarylboryl i. Silol-Einhieten, insbesondere Derivat-Gruppen von Silacyclopentadien j. Cyclooctatetraen k. Chinoide Strukturen und Ketone, inkl. chinoide Thiophen-Derivate l. Pyrazoline m. Pentaaryl-Cyclopentadien n. Benzothiadiazole o. Oligo-Para-Phenyl mit elektronenziehenden Substituenten oder p. Fluorene und Spiro-Bifluorene mit elektronenziehenden Substituenten.
Organische Leuchtdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der fluoreszierenden Emitter eine funktionale Gruppe mit einer Elektronen-Donator-Eigenschaft aus einer der folgenden Klassen umfasst: a. Triarylamine b. Oligo-Para-Phenyl oder Oligo-Meta-Phenyl c. Carbazole d. Fluoren oder Spiro-Bifluorene e. Phenylen-vinylen-Einheiten f. Naphtalen g. Anthrazen h. Perylen i. Pyren oder j. Thiophen.