DE69716715T2 - Organische elektroluminizierte vorrichtung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrolumineszierende Vorrichtung mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einer zwischen denselben vorgesehenen ionenorganischen Schicht, die mit der genannten zweiten Elektrode in Berührung ist.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen elektrolumineszierenden Vorrichtung.
• Eine elektrolumineszierende Vorrichtung ist eine Vorrichtung, die unter Anwendung des als Elektrolumineszenz bezeichneten Phänomens, Licht ausstrahlt, wenn die Vorrichtung auf geeignete Art und Weise mit einer elektrischen Speisequelle verbunden wird. Wenn die Lichtemission von einem organischen Material herrührt, wird die betreffende Vorrichtung als eine organische elektrolumineszierende Anordnung bezeichnet.
• Eine organische elektrolumineszierende Anordnung kann u. a. verwendet werden als eine dünne Lichtquelle mit einer großen Licht emittierenden Oberfläche, wie eine Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung oder ein beleuchtetes Logo. Eine organische elektrolumineszierende Anordnung kann auch als "Wiedergabeanordnung" benutzt werden, wenn die elektrolumineszierende Anordnung eine Anzahl elektrolumineszierender Elemente umfasst, die ggf. unabhängig voneinander adressierbar sind. Integrierte elektrolumineszierende Elemente können beispielsweise dadurch erhalten werden, dass die beiden Seiten einer elektrolumineszierenden Schicht mit einer gemusterten Elektrodenschicht versehen werden.
• Die elektrolumineszierende Anordnung ist mit wenigstens zwei Elektroden versehen, die mit der organischen elektrolumineszierenden Schicht in Berührung sind. Dadurch, dass eine geeignete Spannung angelegt wird, wird die negative Elektrode, d. h. die Kathode, Elektronen injizieren und die positive Elektrode, d. h. die Anode, wird Löcher injizieren. Die Kathode und die Anode können koplanar sein, aber, es ist üblicher die über einander derart anzuordnen, dass die elektrolumineszierende Schicht wie ein Sandwich zwischen denselben liegt. In diesem letzteren Fall sollte wenigstens eine der Elektroden für das zu emittierende Licht transparent sein. Eine bekannte transparente Elektrode für die Anode ist beispielsweise Indium-Zinn- Oxid (ITO). Neben der elektrolumineszierenden Schicht umfassen elektrolumineszierende Anordnungen im Allgemeinen zusätzliche organische Schichten zur Verbesserung der Ladungsinjektion und/oder des Ladungstransportes.
• Eine elektrolumineszierende Anordnung von dem Typ der eingangs erwähnten Art ist in EP-A-835597 beschrieben, wobei die Priorität der nicht vorveröffentlichten Niederländischen Patentanmeldung NL 1002944 (PHN 15.772) auf den Namen der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung beansprucht wird. In der genannten Patentanmeldung wird eine Beschreibung einer elektrolumineszierenden Anordnung gegeben, die zusammengesetzt ist aus einem Stapel von Schichten, der aufeinander folgend eine ITO-Elektrodenschicht, eine ionenorganische Schicht und eine Indiumelektrodenschicht umfasst. Die Ionenschicht enthält ein Poly(phenylenvinylen), mit der eine quaternäre Aminogruppe gleichwertig verbunden ist. Das Gegenion der quaternären Aminogruppe ist mobil. Durch das Vorhandensein mobiler Ionen, die gegenüber den Elektroden unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes sich verlagern können, ist die Spannung, erforderlich zum Erzielen von Lichtemission viel niedriger als die Spannung, die erforderlich ist zur Lichtemission in einer entsprechenden elektrolumineszierenden Anordnung, die nicht solche mobilen Ionen aufweist.
• Die ionenorganische Schicht, die das quaternäre Amin aufweist, kann dadurch erhalten werden, dass eine Vorläuferschicht mit dem entsprechenden tertiären Amin einem alkylierenden Mittel ausgesetzt wird. In Bezug auf die anderen Verarbeitungsschritte bei der Herstellung der elektrolumineszierenden Anordnung lehrt die vorliegende Anmeldung, dass Techniken, die an sich bekannt sind, anwendbar sind. Die genannte Patentanmeldung beschreibt nicht, wie eine mit einem Muster versehene Licht emittierende Oberfläche hergestellt werden muss. Nach der genannten Patentanmeldung können einzelne elektrolumineszierende Elemente dadurch erhalten werden, dass eine mit einer Struktur versehene Elektrodenschicht verwendet wird. Es ist aber erforderlich, dass die Bildung von elektrolumineszierenden Elementen an Stellen vermieden wird, wo sie unerwünscht sind, was der Fall wäre, beispielsweise, wenn eine elektrische Speiseleitung einer positiven Elektrode eines elektrolumineszierenden Elementes eine elektrische Speiseleitung einer negativen Elektrode eines anderen elektrolumineszierenden Elementes überlappt, während sie beide gleichzeitig mit Energie versehen werden. Die Notwendigkeit, derartige unerwünschte elektrolumineszierende Elemente zu vermeiden, beschränkt die Freiheit des Entwerfers ein gewünschtes Muster zu erreichen.
• In EP-A-700235 ist eine organische elektrolumineszierende Anordnung beschrieben, die einen Poly(arylenvinylen)polymerfilm mit einem Muster einer gewünschten Fluoreszenzintensität aufweist. Der mit einem Muster versehene Film wird dadurch erhalten, dass Teile des Films mit Licht bestrahlt werden, wodurch auf diese Weise die Fluoreszenzintensität des bestrahlten Teils verringert wird.
• Es ist u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrolumineszierende Anordnung zu schaffen, die im Betrieb eine Licht emittierende Fläche entsprechend einem gewünschten Muster aufweist. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt insbesondere eine elektrolumineszierende Anordnung zu schaffen, die im Betrieb ein Licht emittierendes Muster aufweist, ohne dass es dabei notwendig ist, eine Elektrode zu strukturieren. Außerdem hat dabei der Entwerfer viel Freiheit in Bezug auf den Entwurf des gewünschten Musters. Außerdem soll die Anzahl einzelner Elektroden und zugeordneter Speiseleitungen möglichst klein sein, gegeben der gewünschten Anzahl elektrolumineszierender Elemente. Es ist eine Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Herstellen einer derartigen Anordnung zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird erfüllt durch eine elektrolumineszierende Anordnung der eingangs beschriebenem Art, wobei die ionenorganische Schicht entsprechend einem Muster in Gebiete aufgeteilt wird, die eine konjugierte Verbindung und ein Salz aufweist, wobei wenigstens ein Anion oder Kation des Salzes gegenüber der zweiten Elektrode mobil ist, sowie in Gebiete, die eine konjugierte Verbindung und einen Salzvorläufer haben, der in das Salz umwandelbar ist, wobei durch die Gebiete mit dem Salz Licht emittierende Gebiete gebildet werden.
• Nachstehend wird die ionenorganische Schicht auch kurz als die Ionenschicht bezeichnet.
• In dem oben genannten EP-A-835597, wobei die Priorität der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung NL 1002944 beansprucht wird, wird beschrieben, dass das Vorhandensein mobiler Ionen in der organischen elektrolumineszierenden Schicht einer elektrolumineszierenden Anordnung dafür sorgt, dass die minimale Spannung, erforderlich zum Erzeugen der Lichtemission, d. h. die Schwellenspannung, wesentlich reduziert wird. Die mit einem Muster versehene Umwandlung des Salzvorläufers zu Salz führt zu der Bildung einer Ionenschicht, die in Gebiete aufgeteilt wird, in denen Salz gebildet wird, und Gebiete, in denen kein Salz gebildet wird. Wenn das Salz mobile Ionen enthält, entspricht die Aufteilung Gebieten mit einer niedrigen und einer hohen Schwellenspannung. Unter normalen Betriebsumständen, in denen die Betriebsspannung derart gewählt ist, dass sie zwischen der hohen und der niedrigen Schwellenspannung liegt, werden nur Gebiete mit der niedrigen Schwellenspannung Licht emittieren. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Leuchtlogo erhalten werden, ohne dass die Elektroden mit einer Struktur versehen sind. Unerwünschte Lumineszenz von Gebieten, in denen eine positive und eine negative Speiseleitung verschiedener elektrolumineszierender Elemente einander kreuzen, kann auf diese Weise ganz einfach vermieden werden. Weiterhin reicht in dem Fall einer "Wiedergabeanordnung", beider unabhängig voneinander adressierbare elektrolumineszierende Elemente untergebracht werden sollen, eine einzige mit einer Struktur versehene Elektrode.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird der Salzvorläufer örtlich in ein Salz umgewandelt. Salzvorläufer sowie die Ionen bildenden chemischen Reaktionen, mit deren Hilfe sie in das entsprechende Salz umgewandelt werden, sind an sich bekannt. Geeignete Salzvorläufer sind beispielsweise Alkohole, die zu Carboxylaten oder Anhydriden oxidiert werden können, die zu Carboxylaten hydiert werden können. Photochemische Säure bildende Mittel können ebenfalls auf geeignet Art und Weise benutzt werden.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Salzvorläufer eine Verbindung, die alkyliert werden kann und das Salz ist eine alkylierte Verbindung. Die Umwandlung von alkylierbaren Verbindungen zu Salz in Form alkylierter Verbindungen ist sehr einfach und anders als bei vielen organochemischen Reaktionen, und erfordert kaum eine Nachbehandlung.
• Eine alkylierbare Verbindung kann in eine alkylierte ionogene Verbindung umgewandelt werden, d. h. in ein Salz, und zwar mit Hilfe eines alkylierenden Mittels. Die alkylierende Verbindung wird ein Bestandteil des Kations. So kann beispielsweise Trimethylamin mit Hilfe von Methyliodid alkyliert werden, wodurch die alkylierte Verbindung Tetramethylammoniumiodid gebildet wird.
• Je nach der Wahl des alkylierenden Mittels und der Reaktionsbedingungen kann eine große Skala von Verbindungen alkyliert werden. Verbindungen, die besonders geeignet sind, sind diejenigen, die ein Schwefelatom oder ein Stickstoffatom enthalten, das mit einem Ionenpaar versehen ist. Besonders geeignete alkylierbare Verbindungen sind tertiäre Amine, einschließlich aromatische Amine, wie Pyridine, weil sie Anlass geben zu sehr stabilen alkylierten Verbindungen, d. h. quaternäre Amine.
• Das durch Alkylierung gebildete Salz führt zu einer Reduktion der Schwellenspannung, wenn das genannte Salz mobile Ionen enthält. Die Mobilität von Ionen wird u. a. durch die Temperatur und die Matrix, in der sie sich befinden, gesteuert. So kann beispielsweise die Mobilität mit Hilfe von Gelierung durch Hinzufügung eines geeigneten Lösungsmittels und/oder durch Erhitzung gesteigert werden. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Größe des Ions und die Stärke der Bindung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen. Vorzugsweise ist ein mobiles Ion klein, aber dennoch weich. Die Mobilität eines mobilen Ions soll möglichst groß sein. Abhängig von den Applikationen ist eine geeignete Mobilität für ein mobiles Ion 10&supmin;¹&sup4; cm²/Vs oder höher. Die Ionen sollen chemisch inert sein, insbesondere unter den Betriebsumständen der Anordnung.
• Geeignete mobile Anionen sind Ionen, die beispielsweise von Bronsted-Säuren, wie Halogeniden, insbesondere I&supmin;, Tosylaten, Triflaten, Carboxylaten oder Lewis-Säureanionen, wie Bestätigungsframes&supmin;&sub4;, hergeleitet sind. Geeignete mobile Kationen, die aus alkylierbaren Verbindungen erhalten werden können, sind beispielsweise quaternäre Amine, wie Tetraalkylammoniumverbindungen. Kationen, die besonders geeignet sind, sind diejenigen, die der Formel N(R)&spplus;&sub4; entsprechen, wobei jedes R gleich einer abgezweigten oder nicht abgezweigten C&sub1;-C&sub4;-Alkylgruppe ist oder anders ist als eine derartige Gruppe.
• Die Ionenschicht ist nur zur Verwendung in einer elektrolumineszierenden Anordnung geeignet, wenn es auch eine konjugierte Verbindung gibt, welche die injizierten Ladungen transportiert. Wenn eine Anordnung mit einer Einzelschicht benutzt wird, ist außerdem eine konjugierte Verbindung mit einer elektrolumineszierenden Eigenschaft in der Ionenschicht erforderlich, wobei diese Verbindung im Allgemeinen der Ladungstransportverbindung entspricht. Geeignete, bekannte Ladung transportierende, elektrolumineszierende Verbindungen sind beispielsweise niedermolekulare fluoreszierende Farbstoffe, wie insbesondere Kumarine, elektrolumineszierende Polymere, wie insbesondere Polyphenylenvinylene oder hochmolekulare oder niedermolekulare Derivate von Phenyl-biphenyl-1,3,4-oxadiazol oder Triphenylamindimer oder Polyvinylcarbazol. Es ist aber notwendig, dass das Salz die Ladungstransport- und/oder elektrolumineszierenden Eigenschaften der Schicht, erhalten durch Verwendung der konjugierten Verbindung, im Wesentlichen ungeändert lässt. Diese Anforderung wird erfüllt, wenn die ionogene Verbindung einen viel größeren Bandspalt und ein Ionisationspotential hat und eine viel geringere Elektronenaffinität hat als die konjugierte Verbindung.
• Die Ionenschicht kann hergestellt werden entsprechend Verfahren, die an sich bekannt sind. Typische Schichtdicken reichen von 10 bis 500 nm, insbesondere von 50-150 nm.
• Es hat sich herausgestellt, dass Materialien mit einer hohen Arbeitsfunktion auf geeignete Art und Weise als Kathodenmaterial benutzt werden können. Im Wesentlichen stellt es sich heraus, dass die elektrolumineszierende Effizienz im Wesentlichen unabhängig ist von dem verwendeten Kathodenmaterial. Beispiele geeigneter Kathodenwerkstoffe sind Gold, Platin und andere Edelmetalle, Aluminium, Indiumzinnoxid. Diese Elektrodenmaterialien sind nicht Gegenstand von Degradation im Betrieb der elektrolumineszierenden Anordnung unter Umgebungsbedingungen.
• Auf vorteilhafte Art und Weise kann Gebrauch gemacht werden von Metallen, die in flüssiger Form geliefert werden, wie Indium als Anodenmaterial und/oder als Kathodenmaterial. Die genannten Metalle können auf eine einfache Art und Weise vorgesehen werden und es stellt sich heraus, dass eine resultierende Elektrode nicht porös ist. Das Fehlen der Porosität hat einen vorteilhaften Effekt auf die Lebensdauer.
• Die genannten Kathodenmaterialien können ebenfalls auf geeignet Weise als Anodenmaterial verwendet werden. Wenn die elektrolumineszierende Anordnung eine "Sandwich"-Struktur hat, ist es vorteilhaft, ein Elektrodenmaterial zu verwenden, das für das zu emittierende Licht transparent ist, wie Indiumzinnoxid (ITO).
• Es hat sich herausgestellt, dass die Zeitabhängigkeit der Strom/Spannungskennlinie (I-V) und der Leuchtdichte/Spannungskennlinie (L-V) der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung denen von elektrolumineszierenden Anordnungen entsprechen, die in der oben genannten nicht vorveröffentlichten Niederländischen Patentanmeldung beschrieben worden sind.
• Wenn das Kation und das Anion des Salzes mobil sind, gibt es die Gefahr, dass das ursprünglich vorgesehene Muster durch laterale Diffusion der mobilen Ionen gelöscht wird. Wegen des Obenstehenden ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung nur ein Anion oder nur ein Kation des Salzes gegenüber der zweiten Elektrode mobil. Das Vorhandensein mobiler Ionen, kompensiert durch die nicht mobilen Ionen erzeugt eine "Wiederherstellungskraft", wenn die genannten mobilen Ionen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes oder von Diffusion verlagert worden sind, wodurch das vorgesehene Muster bewahrt bleibt. Wenn das Salz in Form einer alkylierten Verbindung vorhanden ist, wird das nicht mobile Ion ein Kation sein. Nicht mobile Ionen können durch Verwendung eines großen Ions erhalten werden. Die Mobilität eines geeigneten nicht mobilen Ions ist etwa 10&supmin;¹&sup9; cm²/Vs oder weniger. Die nicht mobilen Ionen sollen chemisch inert sein, insbesondere unter den Arbeitsumständen der Anordnung.
• Es hat sich herausgestellt, dass die Lebensdauer der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung noch weiter verbessert werden kann durch Verwendung einer zusätzlichen Schicht. In dieser Hinsicht umfasst die genannte Anordnung bei einer bevorzugten Ausführungsform der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche Schicht, die sich zwischen der ersten Elektrode und der Ionenschicht befindet und eine konjugierte Verbindung sowie eine derartige Menge mobiler Ionen enthält, dass die Gesamtladung dieser mobilen Ionen im Wesentlichen durch nicht mobile Ionen der Ionenschicht kompensiert wird. Es sei bemerkt, dass die Bezeichnung "Ionenschicht" nur Sinn hat bei Mehrschichtanordnungen, wenn nicht mobile Ionen benutzt werden, die im Wesentlichen in der zusätzlichen Schicht nicht vorhanden sind. Anders als bei bekannten Anordnungen braucht die resultierende Freiheit des Entwurfs nicht für die Anpassung der Elektronenaffinität aufgeopfert zu werden und das Ionenpotential der betreffenden Materialien braucht nicht aufgeopfert zu werden für die Arbeitsfunktion der Elektroden, da die Unabhängigkeit der Elektroden im Wesentlichen durch das Vorhandensein der Ionen gewährleistet wird. Die zusätzliche Schicht und die Ionenschicht kann als eine elektrolumineszierende und/oder Ladungstransportschicht verwendet werden.
• Geeignete Materialien für die zusätzliche Schicht sind die bekannten elektrolumineszierenden Ladungstransportschichten, wie Poly(phenylenvinylen). Es ist ebenfalls möglich mehrere zusätzliche Schichten zu verwenden, aber dies führt zu einer größeren Komplexität der elektrolumineszierenden Anordnung. In einer praktischgeeigneten Konfiguration liegt die Ionenschicht zwischen der zusätzlichen Schicht und der negativen Elektrode, da im Allgemeinen die Injektion und/oder der Transport von Elektronen verbessert werden soll.
• Bei einer besonderen bevorzugten Ausführungsform der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung haben die Ionenschicht und die zusätzliche Schicht im Wesentlichen ein identisches Fluoreszenzspektrum, Ionisierungspotential und eine identische Elektronenaffinität. Da die Differenz zwischen der Ionenschicht und der zusätzlichen Schicht hauptsächlich aus dem Vorhandensein oder dem Fehlen von nicht mobilen Ionen besteht, können die konjugierten Teile derart selektiert werden, dass die oben genannte Charakteristik erfüllt wird. Dies im Gegensatz zu den bekannten Mehrschichtanordnungen, bei denen eine Anzahl Schichten benutzt wird zum Erzeugen von Differenzen in dem Ionisierungspotential, in der Elektronenaffinität oder in dem Fluoreszenzspektrum. Die elektrolumineszierende Anordnung nach der vorliegenden Erfindung kombiniert die Vorteile der Monoschicht und der Mehrschichtanordnungen. Eine derartige Anordnung kann auf eine einfache Art und Weise dadurch hergestellt werden, dass nacheinander zwei Schichten angebracht werden, oder dadurch, dass ein Verfahren angewandt wird, das nachher noch näher beschrieben wird.
• In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung wird ein nicht mobiles Ion durch einen geladenen Substituenten gebildet, der mittels einer gleichwertigen, gesättigten Bildung mit der konjugierten Verbindung gekoppelt ist. Mit Hilfe von organischer Synthese kann mit einer alkylierten Gruppe eine konjugierte Verbindung geschaffen werden. In diesem Fall bilden die konjugierte Verbindung und die alkylierte Verbindung im Wesentlichen ein und dieselbe Verbindung. Wenn diese Verbindung alkyliert wird, umfasst die konjugierte Verbindung einen geladenen Substituenten. Die Größe der konjugierten Verbindung sorgt dafür, dass das durch diesen Substituenten verursachte Ion nicht mobil ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schicht, aus der die Ionenschicht gebildet wird, nur eine Verbindung zu enthalten braucht. Dadurch kann Phasentrennung, das ein Problem ist, das auftritt, wenn verschiedene Verbindungen gemischt werden, vermieden werden. Durch Kopplung des Substituenten mit Hilfe einer gleichwertigen, gesättigten Bindung können die ionogene Eigenschaft und die konjugierte Eigenschaft mit einer minimalen gegenseitigen Schnittstelle konjugiert werden. Deswegen können auf eine einfache Art und Weise dadurch geeignete Verbindungen erhalten werden, dass geeignete konjugierte und ionogene Verbindungen erhalten werden.
• Bei einer besonderen, bevorzugten Ausführungsform der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung wird durch ein Polymer ein nicht mobiles Ion der Ionenschicht gebildet. Die Verwendung der Polymermaterialien hat Vorteile. Das hochmolekulare Gewicht gewährleistet, dass die ionogenen Teile, die einen Teil des Polymers bilden, tatsächlich immobil sind. Weiterhin sind Polymere im Allgemeinen ziemlich gut verarbeitbar, amorph und geeignet zum Erzeugen flexibler Anordnungen mit großen Flächengebieten durch Anwendung einfacher Techni- Kollektorelektroden, wie ein Schleuderdeckverfahren. Geeignete alkylierbare Polymere bilden oben genannte hochmolekulare, analoge oder alkylierbare Verbindungen. Um zu gewährleisten, dass eine Mischung auf molekularer Ebene stattfindet, ist es selbstverständlich wieder möglich, die Ioneneigenschaft und die konjugierte Eigenschaft in einer einzigen Verbindung zu kombinieren. Im Falle von Polymeren ist dies sehr vorteilhaft. Das Mischen zweier Polymere wird nahezu immer zu Phasentrennung führen, wenn keine speziellen Maßnahmen, wie das Hinzufügen von "Kompatibilisierern" getroffen werden.
• Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung umfasst die Ionenschicht ein Poly(p-phenylenvinylen). Poly-p-phenylenvinylene sind durchaus geeignete elektrolumineszierende Werkstoffe. Sie zeigen einen hohen Grad an Fluoreszenz und eine befriedigende elektrische Leitfähigkeit. Das Emissionsspektrum kann variiert werden und ist ziemlich löslich und verarbeitbare Varianten können mit Hilfe von Substituenten erhalten werden, insbesondere an den Stellen 2 und 5.
• Bei einer sehr geeigneten bevorzugten Ausführungsform der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung umfasst die Ionenschicht nach der Formel (I) oder (II) ein Kopolymer
• wobei der Grad der Polymerisation n+m von 5 zu 1.000.000 variiert, wobei R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; unabhängig voneinander als X-R-H oder -R-H gewählt werden, wobei R&sub5; -R- K&sub1;A&sub1; und R&sub6; gleich R&sub5; oder gleich -X-R&sub5; ist, wobei R ein verzweigtes oder nicht verzweigtes C&sub1;-C&sub2;&sub0; Alkylen oder Phenylenalkylen ist, wobei X Schwefel oder Stickstoff ist, wobei K&sub1; eine Ammoniumgruppe ist, wobei A&sub1; gleich I&supmin;, Tosylat oder ein anderes Bronsted-Säureanion ist. Die genannten Kopolymere sind alkylierten Verbindungen, deren Synthese in der oben genannten nicht vorveröffentlichten Niederländischen Patentanmeldung beschrieben worden ist, und sie sind löslich und können auf einfache Weise verarbeitet werden zum Bilden amorpher Schichten, wobei nach Alkylation die Ionen auf molekularer Ebene dispergiert werden können. Vorzugsweise liegt der Bruch m/(n+m) in Polymeren nach der Formel (I) unterhalb 0,15 und über 0,001. Höhere Werte verursachen, dass die Lebensdauer verkürzt wird, und zwar als Ergebnis einer Unterbrechung der Konjugation, während niedrigere Werte eine entsprechend längere Aktivierungszeit erfordern. Im Falle von Polymeren nach der Formel (II), kann der Bruch m/(n+m) zwischen 0 und 1 variiert werden, vorzugsweise ist der Bruch größer als 0,001 und kleiner als 0,1. Je kleiner der Bruch, umso länger ist die erforderliche Aktivierungszeit. Bei Werten über 0,1 wird eine wesentliche Reduktion der Aktivierungszeit nicht länger erzielt. Es hat sich herausgestellt, dass die Lebensdauer elektrolumineszierender Anordnungen, hergestellt mit Hilfe von. Polymeren (II) besser ist als die vergleichbaren Anordnungen mit Hilfe von Polymeren nach der Formel (I). Es hat sich ebenfalls herausgestellt, dass unter sonst ungeänderten Umständen, auch die Spannung, erforderlich zum Erreichen einer bestimmten Stromintensität niedriger ist als bei Anordnungen auf Basis von Polymeren nach der Formel (II). Wenn Polymere nach der Formel (II) benutzt werden, kann die Anordnung einige Tage lang in mit Wasserdampf gesättigter Luft betrieben werden.
• Das Vorhandensein nicht Ionensubstituenten fördert die Löslichkeit. In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, Substituenten ungleicher Länge und/oder verzweigte Substituenten zu verwenden. Die Verwendung von Alkylensubstituenten länger als C&sub2;&sub0; führt kaum zu einem weiteren Anstieg der Löslichkeit, während die Menge aktiven Materials reduziert wird. Die Löslichkeit wird ebenfalls durch die Art des mobilen Gegenions bestimmt. So können beispielsweise Polymere, bei denen das Tosylate-Ion als das Gegenion benutzt wird, einfacher in Toluol gelöst werden als dasselbe Polymer, in dem Iodid als Gegenion benutzt werden.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf die Verwendung eines Kopolymers nach der Formel (II), wobei der Grad der Polymerisation n+m von 5 bis 1.000.000 variiert, wobei R&sub1; Methoxy ist, wobei R&sub2; 3,7-Dimethylactyloxy ist, wobei R&sub3; Methoxy ist und wobei R&sub6; [-CH&sub2;CH&sub2;N(CH&sub3;)&sub3;]&spplus;I ist.
• Die Aufgabe des Schaffens eines Verfahrens zum Herstellen einer elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung wird erfüllt durch ein Verfahren, bei dem eine erste Elektrode mit einer Vorläuferschicht versehen wird, die einen Salzvorläufer umfasst, wonach der genannte Salzvorläufer einem Mittel ausgesetzt wird, wodurch ein Salz gebildet wird, das zu der Bildung einer Ionenschicht aus der Vorläuferschicht führt, und wonach folglich eine zweite Elektrode auf der Ionenschicht vorgesehen wird, wobei die Vorläuferschicht dem Mittel entsprechend einem Muster ausgesetzt wird. Ein Vorteil des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist die Einfachheit: abgesehen von der gemusterten Aussetzung zu dem alkylierenden Mittel sind keine weiteren Strukturierungsschritte erforderlich zum Herstellen einer elektrolumineszierenden Anordnung, die im Betrieb ein gewünschtes Licht emittierendes Muster aufweist. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Ionen erst dann eingeführt werden, wenn die Morphologie der Schicht festgelegt worden ist, so dass Phasentrennung, die sonst durch das Vorhandensein von Ionen auftreten könnten, vermieden wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Mehrschichtanordnung auf eine einfache Weise aus einer Einzelschichtanordnung dadurch hergestellt werden kann, dass die Vorläuferschicht während einer Periode dem genannten Mittel ausgesetzt wird, die kürzer ist als diejenige, die erforderlich ist für eine komplette Umwandlung des Salzvorläufers, so dass die Ionenschicht und die zusätzliche Schicht gleichzeitig aus der Vorläuferschicht gebildet werden. Der Übergang von der Ionenschicht auf die zusätzliche nicht-Ionenschicht wird durch das Diffusionsprofil des Mittels definiert und wird durch die selektierten Prozessbedingungen gesteuert. Salzvorläufer sowie die Ionen bildenden chemischen Reaktionen, mit deren Hilfe sie in das entsprechende Salz umgewandelt werden, sind an sich bekannt. Geeignete Salzvorläufer sind beispielsweise Alkohole oder Aldehyde, die zu Carboxylaten oxidiert werden können, und zwar unter Verwendung von beispielsweise Chromaten als das Mittel oder Anhydriden, die unter Verwendung wässeriger Basen als Mittel zu Carboxylaten hydroliert werden können. Photochemische Säure bildende Mittel können ebenfalls auf geeignete Art und Weise benutzt werden.
• Die gemusterte Umwandlung eines Salzvorläufers in ein Salz kann mit Hilfe von Techniken durchgeführt werden, die an sich bekannt sind. So kann beispielsweise eine Schablone oder eine Matrize, in der das gewünschte Muster vorgesehen ist, benutzt werden um das alkylierende Mittel mit der Vorläuferschicht in Berührung zu bringen, während ggf. ein Lösungsmittel verwendet wird. Andere geeignete Techniken sind beispielsweise Tampon-Druck, Tintenstrahldruck oder Siebdruck.
• In einer bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ist der Salzvorläufer eine alkylierbare Verbindung, das Salz ist eine alkylierte Verbindung und das Mittel ist ein alkyliertes Mittel. Die Umwandlung alkylierbarer Verbindungen in Salze in Form alkylierter Verbindungen ist sehr einfach und, anders als bei vielen organochemischen Reaktionen, sind Nachbehandlungen kaum erforderlich. Alkylierende Mittel sind an sich bekannt. Sie werden oft von Bronsted-Säuren hergeleitet, wobei die Säureprotone ersetzt werden, beispielsweise durch eine Alkylgruppe. Beispiele solcher alkylierenden Mittel sind Dialkylsulfate, Alkylhalide und Alkyltosylate. Das alkylierende Mittel soll derart selektiert werden, dass unerwünschte Nebenreaktionen nicht auftreten. Geeignete alkylierende Mittel für Amine sind beispielsweise Alkylhalide und Alkyltosylate. Wenn die zu alkylierende Verbindung so groß ist, dass das resultierende durch Alkylierung gebildete Ion immobil ist, soll das erforderliche mobile Ion von dem alkylierenden Mittel geliefert werden. Alkylhalide und Alkyltosylate liefern ein derartiges mobiles Ion. Die anderen Prozessschritte, die erforderlich sind zum Erzeugen der elektrolumineszierenden Anordnung nach der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe bekannter Techniken durchgeführt werden. Die negative Elektrode wird vorzugsweise dadurch hergestellt, dass geschmolzenes Indium auf der organischen Schicht bzw. den organischen Schichten angebracht wird.
• Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
• Die Figur zeigt einen schematischen nicht maßstabgerechten Schnitt durch eine elektrolumineszierende Anordnung nach der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
• Die Figur zeigt schematisch und nicht maßstabgerecht einen Schnitt durch eine elektrolumineszierende Anordnung 1 nach der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung wurde wie folgt hergestellt. Ein 1 mm dicker Glasträger 2 von 2,0 zu 1,5 cm mit einer 150 um dicken Schicht aus Indiumzinnoxid 3, deren Oberflächenwiderstand kleiner ist als 20 Ohm/Quadrat, wird mit, nacheinander, Seife, Wasser und Isopropanol gereinigt und danach in einem Schleuderverfahren aus einer 1 Gew.-%igen Lösung in THF/Toluol (1 : 3), mit einer 200 nm dicken Vorläuferschicht aus einem Polymer entsprechend der Formel (I) versehen, wobei R&sub1; und R&sub3; 3,7-Dimethylactyloxy ist, wobei R&sub2; und R&sub4; Methoxy sind, wobei R&sub5; -CH&sub2;CH&sub2;N(CH&sub3;)&sub2; ist, wobei m/(m+n) 0,08 ist. Die Herstellung des Polymers ist in der oben genannten, nicht vorveröffentlichten Niederländischen Patentanmeldung beschrieben worden. Die Vorläuferschicht strahlt orangefarbiges Licht aus, ist amorph und nicht streuend. Daraufhin wird eine 10 Gew.-%ige Lösung des alkylierenden Mittels Ethyl-p-Toluolsulphonat (Ethyltosylate) in Azeton örtlich entsprechend einem gewünschten Linienmuster auf der Vorläuferschicht angebracht, und zwar mit Hilfe einer Bürste. Nach Verdampfung des Azetons kann das alkylierende Mittel 30 Minuten lang seine Wirkung tun, wodurch alkylierte Gebiete 6 und nicht alkylierte Gebiete 7 in der auf diese Weise gebildeten Ionenschicht 4 gebildet werden. In den alkylierten Gebieten wird die Gruppe R&sub5; in -CH&sub2;CH&sub2;N(CH&sub3;)&sub2;CH&sub2;CH&sub3;&spplus;Tos' umgewandelt. Das Tosylatanion Tos' dient als mobiles Ion. Daraufhin wird die Ionenschicht mit Hexan gespült, getrocknet und mit einer Elektrode 5 versehen, indem ein Tropfen geschmolzenen Indiums auf die Ionenschicht angebracht wird, wobei dieser Tropfen wenigstens die alkylierten gebiete bedeckt. Die Elektroden 3 und 5 einer Anordnung, die hergestellt wurde, wie oben beschrieben, werden mit einer Spannungsquelle verbunden. Wenn eine Spannung von 15 V an die Indiumelektrode 5, die als negative Elektrode wirksam ist, angelegt wird, zeigen nur die alkylierten Gebiete 6 Lichtemission, so dass das vorgesehene Zeilenmuster sichtbar wird. Anfangs nimmt die Leuchtdichte mit der Zeit zu, aber nach einer Aktivierungszeit von zwei Minuten, erreicht sie einen im Wesentlichen konstanten Wert. Auch nachdem die Spannung auf 5 V reduziert worden ist, strahlen die alkylierten Gebiete 6 nach wie vor Licht aus, wobei die Leuchtdichte etwa 50 Cd/m² beträgt.

Claims (11)

1. Elektrolumineszierende Vorrichtung mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einer zwischen denselben vorgesehenen Ionenorganischen Schicht, die mit der genannten zweiten Elektrode in Berührung ist, wobei die ionenorganische Schicht entsprechend einem Muster in Gebiete mit einer konjugierten Verbindung und einem Salz aufgeteilt wird, wobei wenigstens ein Anion oder ein Kation des Salzes gegenüber der zweiten Elektrode mobil ist, und in Gebiete mit einer konjugierten Verbindung und einem Salzvorläufer aufgeteilt wird, der in ein Salz umgewandelt werden kann, wobei wenigstens ein Anion oder ein Kation des Salzes gegenüber der zweiten Elektrode mobil ist, und in Gebiete mit einer konjugierten Verbindung und einem Salzvorläufer aufgeteilt wird, der in das Salz umgewandelt werden kann, wobei Licht emittierende Gebiete durch die Gebiete mit dem Salz gebildet werden.

2. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Salzvorläufer eine Verbindung ist, die alkyliert werden kann, und das Salz eine alkylierte Verbindung ist.

3. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei nur ein Anion oder nur ein Kation des Salzes gegenüber der zweiten Elektrode mobil ist.

4. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung eine zusätzliche Schicht umfasst, wobei diese Schicht zwischen der ersten Elektrode und der ionenorganischen Schicht vorgesehen ist und eine konjugierte Verbindung sowie eine derartige Menge der mobilen Ionen enthält, dass die Gesamtladung dieser mobilen Ionen durch immobile Ionen der ionenorganischen-Schicht im Wesentlichen kompensiert wird.

5. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 4, wobei die ionenorganische Schicht und die zusätzliche Schicht im Wesentlichen identische fluoreszierende Spektren, Ionisierungspotentiale und Elektronenaffinitäten haben.

6. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 3, wobei ein immobiles Ion durch einen geladenen Substituenten gebildet wird, der mittels einer gleichwertigen gesättigten Bindung mit der konjugierten Verbindung verbunden ist.

7. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 3, wobei ein immobiles Ion der ionenorganischen Schicht durch ein Polymer gebildet ist.

8. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei die ionenorganische Schicht ein konjugiertes Poly(p-Phenylenvinylen) aufweist.

9. Elektrolumineszierende Anordnung nach Anspruch 8, wobei die ionenorganische Schicht ein Kopolymer entsprechend der Formel (I) oder (II) aufweist, wobei der Grad der Polymerisation n+m zwischen 5 und 1.000.000 variiert, wobei R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; unabhängig gewählt werden als -X-R-H oder -R-H, wobei R&sub3; -R-K&sub1;A&sub1; ist und wobei R&sub4; gleich R&sub5; oder gleich X-R&sub5; ist, wobei R ein verzweigtes oder nicht verzweigtes C&sub1;-C&sub2;&sub0; Alkylen oder Phenylenalkylen ist, wobei X Schwefel oder Stickstoff ist, wobei K&sub1; eine Ammoniumgruppe ist, wobei A&sub1; gleich I&supmin;, Tosylat oder ein anderes Bronsted-Säureanion ist:

10. Verfahren zum Herstellen einer elektrolumineszierenden Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine erste Elektrode mit einer Vorläuferschicht versehen wird, die einen Salzvorläufer enthält, wonach der genannte Salzvorläufer einem Mittel ausgesetzt wird, wodurch ein Salz gebildet wird, was zu der Bildung einer ionenorgangischen Schicht aus der Vorläuferschicht führt, und, wobei daraufhin eine zweite Elektrode auf der ionenorganischen Schicht vorgesehen wird, wobei die Vorläuferschicht entsprechend einem Muster dem Mittel ausgesetzt wird.

11. Verfahren zum Herstellen einer elektrolumineszierenden Anordnung nach Anspruch 10, wobei der Salzvorläufer eine alkylierbare Verbindung ist, wobei das Salz eine alkylierte Verbindung ist und das Mittel ein alkylierendes Mittel ist.