KUPFERKOMPLEXES IN EINER LADUNGSTRANSPORTSCHICHT BESCHREIBUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein organisches lichtemittierendes Bauelement sowie die Verwendung eines

Kupferkomplexes in einer Ladungstransportschicht eines

elektronischen Bauelements mit transparentem Anodenkontakt.

[0002] Ein optoelektronisches Bauelement ist zur Umwandlung elektrischer Energie in elektromagnetische Strahlung, wie beispielsweise in sichtbares Licht, oder für den umgekehrten Prozess ausgelegt. Man kann jeweils von einer Emitter ^¬ vorrichtung oder einer Detektorvorrichtung sprechen. Ein

Beispiel für ein elektromagnetisches Bauelement als

Emittervorrichtung ist eine lichtemittierendes Bauelement, insbesondere eine lichtemittierenden Diode (LED) . Das

lichtemittierende Bauelement umfasst typischerweise

Elektroden, zwischen denen eine aktive Zone angeordnet ist. Über die Elektroden kann dem lichtemittierenden Bauelement ein elektrischer Strom zugeführt werden, welcher in der aktiven Zone in optische Energie, d.h. elektromagnetische Strahlung gewandelt wird. Die optische Energie wird über eine

Strahlungsauskopplungsflache aus dem lichtemittierenden

Bauelement ausgekoppelt.

[0003] Ein besonderes lichtemittierendes Bauelement ist das organische lichtemittierende Bauelement (Organic Light

Emitting Device bzw. OLED) . Eine OLED weist in der aktiven Schicht eine organische Schicht auf, um elektrische Energie in elektromagnetische Strahlung zu wandeln. Bei Kontaktierung der OLED über die Elektroden mit einer Stromquelle werden

unterschiedliche Ladungsträgertypen in die organische Schicht injiziert. Positive Ladungsträger, auch als Löcher bezeichnet, wandern von der Anode hin zur Kathode durch die organische Schicht, während Elektronen die organische Schicht von der Kathode hin zur Anode durchwandern. Dabei bilden sich in der organischen Schicht Anregungszustände in Form von Elektronen- Lochpaaren, sogenannte Exzitonen, die unter Emission von elektromagnetischer Strahlung zerfallen. Ein solches

organisches lichtemittierendes Bauelement ist beispielsweise aus dem Dokument [1] bekannt.

[0004] Die von der organischen Schicht emittierte

elektromagnetische Strahlung wird über wenigstens eine der Elektroden, d.h. über die Anode oder die Kathode aus der OLED ausgekoppelt. Entsprechend muss die Elektrode transparent in Bezug auf die emittierte Strahlung sein, d.h. sie muss für die elektromagnetische Strahlung einen hohen

Transmissionskoeffizienten aufweisen. Für elektromagnetische Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts werden für ein transparentes Elektrodenmaterial beispielsweise auf Silber

(Ag) , Gold (Au) oder Magnesium (Mg) basierende dünne

Metallfilme (thin metal film bzw. TMF) verwendet. Ebenso ist eine Verwendung von transparenten leitfähigen Oxide

{transparent conductive oxide bzw. TCO) als Elektrodenmaterial möglich, wie beispielsweise von Indiumzinnoxid {Indium Tin Oxide oder ITO) oder von aluminiumdotierten Zinkoxid

{Aluminum-doped zinc oxide bzw. AZO) . Weiterhin sind

Kompositelektroden denkbar, die beispielsweise einen

Schichtstapel aus TMFs und/oder TCOs aufweisen.

[0005] Um die Ladungsträger von der Elektrode in die aktive Schicht zu injizieren, sind häufig Zwischenschichten

vorgesehen, mit denen ein Ladungsträgertransport von der

Elektrode in die aktive Schicht bewirkt wird. Insbesondere anodenseitig ist eine solche Ladungstransportschicht

wünschenswert, um die Injektion von Löchern in die aktive Schicht zu verstärken. Die anodenseitig vorgesehene

Ladungstransportschicht wird auch als Lochtransportschicht

(hole transport layer oder HTL) bezeichnet. Eine dicke HTL hat den Vorteil, im Betrieb der OLED spontane Kurzschlüsse zu unterdrücken, bei denen Elektronen - ohne mit Löchern in der aktiven Schicht zu Exzitonen zu kombinieren - die organische Schicht durchqueren und direkt an die Anode gelangen. Damit die Performanz von OLED-Bauteilen mit einer dicken HTL, beispielsweise in Bezug auf Effizienz oder auch Lebensdauer, gewährleistet werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die relativ dicke Ladungstransportschicht zwischen Anode und aktiver Schicht möglichst transparent ist.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem

zugrunde, eine OLED bereitzustellen, bei der intrinsisch erzeugtes Licht über die Anode effizient ausgekoppelt werden kann, wobei sie sich durch eine hohe Spannungsstabilität auszeichnet .

[0007] Dieses Problem wird durch ein organisches

lichtemittierendes Bauelement gemäß dem Patentanspruch 1 und durch die Verwendung eines Kupferkomplexes gemäß

Patentanspruch 11 gelöst.

[0008] Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des organischen lichtemittierenden Bauelements sind in den

abhängigen Patentansprüchen angegeben.

BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0009] Die verschiedenen Ausgestaltungen der nachfolgend beschriebenen Aus führungs formen gelten in gleicher Weise, soweit analog anwendbar, für das organische lichtemittierendes Bauelement und für die Verwendung des Kupferkomplexes in einer organischen Schichtstruktur.

[00010] Verschiedene Aus führungs formen des organisches lichtemittierendes Bauelements haben eine aktive Schicht zur Emission von elektromagnetischer Strahlung, eine Anode und eine zwischen der aktiven Schicht und der Anode angeordnete organische Ladungstransportschicht zum Ladungsträgertransport von der Anode in die aktive Schicht. Von der aktiven Schicht emittierte Strahlung ist über die Anode aus dem organischen lichtemittierenden Bauelement auskoppelbar. Die organische Ladungstransportschicht weist einen Kupferkomplex mit

wenigstens einem Liganden mit der chemischen Struktur gemäß Formel I auf:

E _] _ und E2 sind jeweils unabhängig voneinander eines der folgenden Elemente: Sauerstoff, Schwefel oder Selen. R ist ausgewählt aus der Gruppe: Wasserstoff oder substituierte oder unsubstituierte, verzweigte, lineare oder zyklische

Kohlenwasserstoffe .

[00011] Die Ladungstransportschicht kann eine p-dotierte Schicht darstellen, die den oben bezeichneten Kupferkomplex als p-Dotierstoff enthält. Der Kupferkomplex weist eine sehr gute Dotierfähigkeit auf. Er verbessert einen

Ladungsträgertransport in der Ladungstransportsschicht, insbesondere wird die Leitfähigkeit von Löchern in dem p- dotierten Bereich erhöht. Insgesamt kann so die

Ladungstransportschicht eine hohe Anzahl frei beweglicher Ladungsträger an der aktiven Schicht bereitstellen, wodurch eine besonders hohe Effizienz des organischen

lichtemittierenden Bauelements erreicht wird. Weiterhin kann mit dem Kupferkomplex als Dotierstoff eine hohe Transparenz im Bereich der emittierten Strahlung erreicht werden. Der

Transmissionskoeffizient eines mit dem Dotierstoff dotierten Matrixmaterials erlaubt eine Ladungstransportschicht mit einem Transmissionskoeffizienten von größer als 0,9 bereitzustellen. Die Verwendung des Kupferkomplexes als Dotierstoff bewirkt damit im Umkehrschluss eine Absorption von weniger als 10 % beim Durchgang der elektromagnetischen Strahlung durch die Ladungstransportschicht .

[00012] Durch die hohe Transparenz des Dotierstoffes kann eine dicke Ladungstransportschicht zwischen der Anode und der aktiven Schicht bereitgestellt werden, ohne hohe

Absorptionsverluste in der Ladungstransportschicht

hervorzurufen. Damit wird die Gestaltungsfreiheit bei dem Aufbau eines Schichtsystems in dem organischen

lichtemittierenden Bauelement erhöht, insbesondere kann die Dicke der Ladungstransportschicht in Hinblick auf eine Spannungsstabilität des Bauelements erhöht werden, ohne hohe Absorptionsverluste hinnehmen zu müssen.

[00013] Ein weiterer Vorteil der Verwendung von

Kupferkomplexen ist die leichte Verfügbarkeit der Ausgangs ^¬ stoffe und die gefahrlose Verarbeitung der Dotierstoffe, so dass eine kostengünstige und umweltschonende Alternative zu bereits bekannten Dotierstoffen genutzt werden kann.

[00014] In einigen Aus führungs formen ist der Kupferkomplex ein Kupfer ( I ) penta-Fluor-Benzoat . Dieses weist die folgende Struktur auf:

wobei die Positionen 2 bis 6 durch eine Fluorierung besetzt sind. Die Auswahl des Kupfer ( I ) penta-Fluor-Benzoats ist vor allem deswegen vorteilhaft, weil mit diesem Komplex eine hohe Löcher-Leitfähigkeit und eine geringe Absorption im sichtbaren Spektralbereich verbunden ist. Für eine 100 nm dicke Schicht aus (4, 4 ',4" -tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl- amino ) Triphenylamin, das mit Kupfer ( I ) penta-Fluor-Benzoat dotiert wurde, konnte eine Transmission von mehr als 93% oberhalb einer Wellenlänge von 420nm gemessen werden.

[00015] Weiterhin ist Kupfer ( I ) penta-Fluor-Benzoat besonders für eine Verarbeitung bei der Herstellung eines organischen lichtemittierenden Bauelements geeignet. Es hat eine

Verdampfungstemperatur von lediglich ca. 200°C. Andere für eine p-Dotierung verwendete Dotierstoffe, wie V2O5, M0O3, WO3 oder F4-TCNQ (2, 3,5, 6-Tetrafluoro-7 , 7,8,8- Tetracyanoquinodimethan) weisen eine wesentlich höhere

Verdampfungstemperatur auf. Kupfer ( I ) penta-Fluor-Benzoat kann daher ohne die Verwendung besonderer Hochtemperatur- Verdampfungsquellen verarbeitet werden.

[00016] Die Dotierkonzentration des Dotierstoffes in dem Material kann dabei hinsichtlich der elektrischen

Leitfähigkeit und der Stabilität der Ladungstransportschicht optimal gewählt sein. In besonders vorteilhaften

Aus führungs formen liegt die Dotierkonzentration zwischen 0,1 bis 50 Gewichtsprozent der Ladungstransportschicht. Besonders vorteilhaft hat sich ein Wert von ca. 5 Gewichtsprozent erwiesen .

[00017] Weiterhin kann mittels der Dotierkonzentration die Transparenz des Ladungstransportschicht erhöht werden. Eine hohe Transparenz ist notwendig, um Absorptionsverluste in der Ladungstransportschicht zu vermeiden. Dabei ist es

vorteilhaft, eine besonders hohe Dotierkonzentration in der Ladungstransportschicht bereitzustellen. Die

Dotierkonzentration sollte bei mindestens 1,

vorteilhafterweise bei mehr als 10 Gewichtsprozent der

Ladungstransportschicht liegen.

[00018] In einigen Aus führungs formen weist die

Ladungstransportschicht einen Dotierungsgradienten hin zu der aktiven Schicht auf. Das bedeutet, dass die Konzentration des Dotierstoffes sich über den Querschnitt der

Ladungstransportschicht verändert. Vorteilhafterweise nimmt die Dotierung der Ladungstransportschicht hin zu der aktiven Schicht ab. Damit wird insbesondere an der Grenzfläche der Ladungstransportschicht zu der Anode eine hohe

Dotierkonzentration bereitgestellt, die eine hinreichend leichte Injektion aus der Anode in die Ladungstransportschicht ermöglicht .

[00019] Ein Dotiergradient kann dabei beispielsweise durch das Aufbringen mehrerer p-dotierter organischer

Halbleiterschichten übereinander erzielt werden. Ebenso ist es denkbar, dass während eines Herstellprozesses der

Ladungstransportschicht die Zufuhr des Dotierstoffes durch einen geeigneten Prozess verändert wird, so dass mit

zunehmender Schichtdicke eine graduell andere Dotierung der Ladungstransportschicht erfolgt. Ebenso ist es denkbar, dass durch eine geeignete Zufuhr, beispielsweise durch ein

Strahlprofil bei der Implantation des Dotierstoffs, eine gewünschte Verteilung des Dotierstoffes in dem Matrixmaterial erhalten wird.

[00020] Die Dotierstoffkonzentration kann beispielsweise von 100% an der Anodenseite bis 0% an der Grenzfläche zur aktiven Schicht verlaufen. Es ist beispielsweise anodenseitig in der Ladungstransportschicht ein dünner Dotierstofffilm denkbar. Es ist zusätzlich denkbar, dass unterschiedliche Dotierstoffe in der Ladungstransportschicht eingebracht sind, und dass so ein eine Variation in der Leitfähigkeit oder eine geeignete

Gestaltung der Potentialbarrieren zur Anode und zur aktiven Schicht bewirkt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[00021] Ein Ausführungsbeispiel des organischen

lichtemittierenden Bauelements wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig.l eine schematische Darstellung eines ersten

Ausführungsbeispiels eines organischen

lichtemittierenden Bauelements und

Fig.2 eine schematische Darstellung eines zweiten

Ausführungsbeispiels eines organischen

lichtemittierenden Bauelements.

ERSTES AUSFUHRUNGSBEISPIEL EINES ORGANISCHEN LICHTEMITTERENDEN BAUELEMENTS

[00022] Fig.l zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines organischen

lichtemittierenden Bauelements 100. [00023] Das organische lichtemittierende Bauelement 100 weist eine Anode 102 und eine Kathode 104 auf. Die Anode 102 und die Kathode 104 dienen als Elektroden des organischen

lichtemittierenden Bauelements 100. Sie sind mit einer

externen Stromquelle 106 verbunden, beispielsweise mit einer Batterie oder mit einem Akkumulator. Zwischen der Anode 102 und der Kathode 104 ist ein Schichtstapel aus organischen und/oder anorganischen Halbleitermaterialien angeordnet. Die Anode 102 und die Kathode 104 weisen jeweils ein gut

leitfähiges Material auf, das hinsichtlich seiner optischen Eigenschaften gewählt sein kann. Dabei weist die Anode 102 ein transparentes Material auf. Sie kann ein TMF, ein TCO und/oder ein transparentes, leitfähiges Polymer enthalten. Ebenso kann die Kathode 104 aus einem transparenten Material bestehen. Es ist ebenso denkbar, dass die Kathode 104 aus einem

hochleitfähigen, reflektierenden Material besteht, das

beispielsweise ein Metall, etwa Aluminium, Silber, Platin, Kupfer oder Gold, oder eine Metalllegierung enthält.

[00024] Über die Anode 102 werden positive Ladungsträger (Löcher) in den Schichtstapel injiziert, während über die Kathode 104 negative Ladungsträger (Elektronen) in den

Schichtstapel injiziert werden. Gleichzeitig liegt zwischen der Anode 102 und der Kathode 104 ein elektrisches Feld E an. Das elektrische Feld E bewirkt, dass aus der Anode 102

injizierte Löcher durch den Schichtstapel in Richtung der Kathode 104 wandern. Aus der Kathode 104 injizierte Elektronen wandern unter Einfluss des elektrischen Feldes E in Richtung der Anode 102.

[00025] Der Schichtstapel weist eine Reihe unterschiedlicher funktioneller Schichten auf. Unmittelbar auf der Anode 102 ist eine lochtransportierende Schicht 108 aufgebracht. Auf der lochtransportierenden Schicht 108 ist eine aktive Schicht 110 aufbracht. Zwischen der aktiven Schicht 110 und der Kathode 104 ist eine elektronentransportierende Schicht 112

angeordnet .

[00026] Bei der Ausgestaltung des organischen

lichtemittierenden Bauelements 100 ist es denkbar, dass weitere funktionelle Schichten vorgesehen sein können. Diese können beispielsweise zur Injektion von Ladungsträger in benachbarte Schichten oder bei zum verbesserten oder

begrenzten Transport von Ladungsträgern in benachbarte

Schichten dienen. Ebenso ist das Vorsehen von Schichten zum Bereitstellen weiterer Ladungsträger, wie beispielsweise einer sogenannten Charge generation layer bzw. CGL, denkbar.

LOCHTRANSPORTIERENDE SCHICHT 108

[ 00027 ] Die Funktion der lochtransportierenden Schicht 108 besteht vorrangig darin, einen balancierten Transport von positiven Ladungsträgern in die aktive Schicht 110

sicherzustellen. Die lochtransportierende Schicht 108 kann ein p-dotiertes Matrixmaterial sein. Als p-Dotierstoff dient ein Kupferkomplex mit wenigstens einem Liganden mit der chemischen Struktur gemäß Formel I :

[ 00028 ] E ₁ und E ₂ sind jeweils unabhängig voneinander eines der folgenden Elemente: Sauerstoff, Schwefel oder Selen. R ist ausgewählt aus der Gruppe: Wasserstoff oder substituierte oder unsubstituierte, verzweigte, lineare oder zyklische

Kohlenwasserstoffe .

[ 00029 ] Dabei können die folgenden Materialien als Teil des Matrixmaterials verwendet werden:

[ 00030 ] NPB (Ν,Ν' -bis (1-naphthyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -Benzidin, ß-NPB (Ν,Ν' -bis (naphthalen-2-yl ) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -Benzidin) , TPD (Ν,Ν' -bis ( 3-methylphenyl ) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -Benzidin) , N, N ' -bis ( 1-naphthyl ) -N, N ' -bis (phenyl ) -2 , 2-DirnethyIbenzidin, Spiro-TPD (Ν,Ν' -bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9,9- Spirobifluoren) , Spiro-NPB (N, N ' -bis ( 1-naphthyl ) -N, N ' - bis (phenyl) -9, 9-Spirobifluoren) , DMFL-TPD (N,N'-bis(3- methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9-Dimethylfluoren, DMFL-NPB

(Ν,Ν' -bis (1-naphthyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9-Dimethylfluoren) , DPFL-TPD (Ν,Ν' -bis ( 3-methylphenyl ) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -9, 9- Diphenylfluoren) , DPFL-NPB (N, N ' -bis (naphth-l-yl ) -N, N ' - bis (phenyl) -9, 9-Diphenylfluoren) , Sp-TAD (2, 2', 7,7'- tetrakis (n, n-diphenylamino) -9, 9 ' -Spirobifluoren) , TAPC (di-[4-

(Ν,Ν-ditolyl-amino) -phenyl] Cyclohexan) , Spiro-TTB (2, 2', 7,7'- tetra(N, N-di-tolyl ) Amino-Spiro-Bifluoren) , BPAPF (9,9-bis[4-

(N, N-bis-biphenyl-4-yl-amino ) phenyl ] -9H-Fluoren) , Spiro-2NPB

(2, 2 ' , 7, 7 ' -tetrakis [N-naphthyl (phenyl) -amino] -9, 9-

Spirobifluoren) , Spiro-5 ( 2 , 7-bis [N, N-bis ( 9, 9-spiro-bifluoren-

2-yl) -amino] -9, 9-Spirobifluoren) , 2 , 2 ' -Spiro-DBP (2,2'- bis [N, N-bis (biphenyl-4-yl ) amino] -9, 9-Spirobifluoren) , PAPB (N,

N' -bis (phenanthren-9-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -Benzidin) , TNB (N,

N, N' , N' -tetra-naphthalen-2-yl-Benzidin) , Spiro-BPA (2,2'- bis (N, N-di-phenyl-amino) -9, 9-Spirobifluoren) , NPAPF (9,9-

Bis [4- (N, N-bis-naphthyl-amino) phenyl] -9H-Fluoren) , NPBAPF

(9, 9-bis [4- (N, N ' -bis-naphth-2-yl-N, N ' -bis-phenyl-amino ) - phenyl] -9H-Fluoren) , TiOPC ( Titanoxid-Phthalocyanin) , CuPC

(Kupferphthalocyanin) , F4-TCNQ (2, 3, 5, 6-tetrafluor-7, 7, 8, 8, - tetracyano-Quinodimethan) , m-MTDATA (4, 4 ',4" -tris (N-3- methylphenyl-N-phenyl-amino) Triphenylamin) , 2T-NATA (4, 4 ',4" - tris (N- (naphthalen-2-yl ) -N-phenyl-amino ) Triphenylamin) , 1- TNATA (4, 4 ',4" -tris (N- ( 1-naphthyl ) -N-phenyl- amino ) Triphenylamin) , NATA (4, 4 ',4" -tris (N, N-diphenylamino ) Triphenylamin) , PPDN (pyrazino [ 2 , 3- f ] [1, 10] phenanthrolin-2, 3-Dicarbonitril ) , MeO-TPD (N, N, N' ,Ν' -tetrakis (4-methoxyphenyl) -Benzidin) , MeO-Spiro-TPD (2,7- bis [N, N-bis ( 4-methoxy-phenyl ) amino ] -9, 9-Spirobifluoren) , 2,2'- MeO-Spiro-TPD (2,2' -bis [N, N-bis (4-methoxy-phenyl) amino] -9, 9- Spirobifluoren) , ß - NPP (N, N ' -di (naphthalen-2-yl ) -N, N ' - diphenylbenzen-1, 4-Diamin) , NTNPB (N, N ' -di-phenyl-N, N ' -di- [ 4- (N, N-di-tolyl-amino) phenyl] -Benzidin) oder NPNPB (Ν,Ν' -di- phenyl-N, N ' -di- [ 4- (N, N-di-phenyl-amino ) phenyl ] -Benzidin) .

[00031] Der oben genannte Kupferkomplex ist im Verhältnis zu dem Matrixmaterial der zweiten organischen Halbleiterschicht 104 ein metallo-organischer Akzeptorverbund. Er dient als p- Dotierstoff. Dabei kann der Kupferkomplex ein isoliertes

Molekül sein. Häufig wird der Kupferkomplex über chemische Bindungen mit Molekülen des Matrixmaterials verbunden sein, beispielsweise indem Moleküle des Matrixmaterials als Liganden einen Teil des Kupferkomplexes bilden. Üblicherweise

komplexiert das Kupferatom mit organischen Liganden. Die organischen Liganden können geeignete funktionelle Gruppen bilden, so dass eine Verbindung zu einem Oligomer oder einem Polymer ermöglicht ist.

[00032] Der Kupferkomplex kann einen einzähnigen,

dreizähnigen oder einen vierzähnigen Liganden aufweisen.

Insbesondere kann er eine oder mehrere Gruppen C(=E ₁ )E ₂ enthalten, wobei wenigstens eins oder mehrere der Donatoratome E ₁ und E ₂ der Liganden und die Kupferatome komplexieren . Die C (=E ₁ ) E2~Gruppe weist dabei üblicherweise eine negative Ladung auf. Ebenso können auch nicht-deprotonierte Carboxylsäuren oder Homologe von diesen als Liganden des Kupferkomplexes dienen. Allgemein trägt der Ligand des Kupferkomplexes negative Ladung in den Komplex bei, beispielsweise durch eine negative Ladung pro Carboxylgruppe bzw. pro homologer

Carboxylgruppe .

[00033] Soweit sich keine Moleküle des Matrixmaterials mit den Kupferatomen verbinden, ist der Kupferkomplex ein

homoleptischer Komplex, bei dem allein Liganden mit dem zentralen Kupferatom komplexieren. Oft weist ein solcher

Komplex eine rechteckige oder linearer Molekülgeometrie auf. Dies gilt besonders, wenn Wechselwirkungen zwischen

Kupferatomen vernachlässigbar sind. Soweit Moleküle aus dem Matrixmaterial mit dem zentralen Kupferatom verbinden, nimmt die Molekülgeometrie des Komplexes die Form einer pentagonalen Bipyramide an oder der Komplex erhält eine quadratisch- pyramidiale Molekülgeometrie. Dabei ist der Kupferkomplex gewöhnlich ein elektrisch neutraler Komplex.

[00034] Der Kupferkomplex kann sowohl ein mononuklearer Kupferkomplex als auch ein polynuklearer Kupferkomplex sein. In einem polynuklearen Kupferkomplex kann der Ligand lediglich mit einem Kupferatom oder mit zwei Kupferatomen verbunden sein. Dabei kann der Ligand beispielsweise eine Brücke

zwischen zwei Kupferatomen bilden. Sollte der Ligand drei- oder mehrzählig sein, kann er auch mehr Kupferatome als Brücke verbinden. Im Fall eines polynuklearen Kupferkomplexes können Kupfer-Kupfer-Verbindungen zwischen zwei oder mehreren

Kupferatomen bestehen. Die Verwendung polynuklearer

Kupferkomplexe ist deswegen besonders vorteilhaft, weil eine derart dotierte organische Funktionsschicht eine höhere

Lebensdauer als eine mit einem mononuklearen Kupferkomplex dotierte Funktionsschicht aufweist. Dies kann durch eine

Destabilisierung des Komplexes bei einem Ladungstransport durch die Funktionsschicht erklärt werden. Die Wirkung des Ladungstransports wird im Fall polynuklearer Kupferkomplexe nicht nur auf ein sondern auf mehrere Kupferkomplexe verteilt.

[00035] Ein polynuklearer Kupferkomplex kann eine sogenannte "paddel -wheel/Schaufelrad"-Struktur aufweisen. Dies gilt insbesondere im Fall eines Kupfer ( I I ) -Komplexes . Üblicherweise wird eine Schaufelrad-Struktur in einem Komplex mit zwei

Metallatomen angenommen, wobei zwei Kupferatome mit einem oder mehr mehrzähligen Liganden als Brücke verbunden sind.

[00036] Häufig ist der Koordinationsmodus aller Liganden hinsichtlich des Kupferatoms fast identisch. Damit wird hinsichtlich der Kupferatome und der Liganden wenigstens eine zweizählige oder vierzählige Drehachse durch zwei der

Kupferatome des polynuklearen Kupferkomplexes definiert. Dabei weisen quadratisch-planare Komplexe oft eine wenigstens vierzählige Drehachse auf, während linear-koordinierte

Komplexe häufig eine zweizählige Drehachse aufweisen.

[00037] Das Kupferatom eines mononuklearen Komplexes oder wenigstens eines Kupferatoms eines polynuklearen

Kupferkomplexes kann eine Oxidationsstufe +2 aufweisen. In solchen Komplexen sind die Liganden häufig in einer

quadratisch-planaren Geometrie koordiniert. Weist das

Kupferatom eine Oxidationsstufe +1 auf, ist das Kupferatom häufig linear koordiniert.

[00038] Kupferkomplexe mit einem Cu (II) -Atom weisen in aller Regel eine höhere Lochleitfähigkeit auf als Kupferkomplexe mit einem Cu(I)-Atom. Letztere haben eine abgeschlossene d ^10_ Schale. Die Lochleitfähigkeit ist vorrangig durch die durch die Cu ( I ) -Atome entstehende Lewis-Säure verursacht. Cu(II)- Komplexe weisen dagegen eine nicht-aufgefüllte d ⁹ - Konfiguration auf, wodurch ein Oxidationsverhalten verursacht wird. Eine teilweise Oxidation erhöht die Lochdichte. Die Verwendung von Cu ( I ) -Komplexen kann jedoch vorteilhaft sein, weil Cu ( I ) -Komplexe häufig thermisch stabiler sind als korrespondierende Cu ( I I ) -Komplexe .

[00039] Den beschriebenen Kupferkomplexen ist gemein, dass sie eine Lewis-Säure sind. Eine Lewis-Säure ist eine

Verbindung, die als Elektronenpaar-Akzeptor wirkt. Das

Verhalten der Kupferkomplexe als Lewis-Säure ist mit den Molekülen des Matrixmaterials verknüpft, in das der

Kupferkomplex als Dotierstoff eingebracht ist. Die Moleküle des Matrixmaterials wirken in der Regel als Lewis-Base in Bezug auf die Lewissauren Kupfermoleküle. Eine Lewis-Base ist ein Elektronenpaar-Donator.

[00040] Das Kupferatom in dem Kupferkomplex besitzt eine offene, d.h. weitere Koordinationsstelle. An diese

Koordinationsstelle kann sich eine Lewisbasische Verbindung binden, beispielsweise ein aromatisches Ringsystem, ein

Stickstoffatom oder eine Aminkomponente, die in dem

Matrixmaterial enthalten sind. Dies ist beispielhaft in den Abbildungen 1 und 2 dargestellt:

Es können auch Gruppen mit heteroaromatischen Ringsystemen oder ein Stickstoffatom einer Aminkomponente mit einem

Kupferatom koordinieren.

[00041] Der an das Kupferatom koordinierende Ligand kann eine Gruppe R aufweisen, die eine substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe aufweist. Die Kohlenwasserstoffgruppe kann eine lineare, verzweigte oder zyklische Gruppe sein. Diese kann 1 - 20 Kohlenstoffe aufweisen. Beispielsweise ist sie eine Methyl- oder Ethylgruppe. Sie kann auch kondensierte

Substituenten aufweisen, wie Decahydronaphthyl , Adamantyl, Cyclohexyl oder teilweise bzw. vollständig substituierte

Alkylgruppen . Die substituierten oder unsubstituierten

aromatischen Gruppen sind beispielsweise Phenyl, Biphenyl, Naphthyl, Phenanthryl, Benzyl oder ein heteroaromatischer Rest, beispielsweise ein substituierter oder unsubstituierter Rest, der aus den Heterozyklen der Abbildung 3 ausgewählt sein kann:

[00042] Der an das Kupferatom koordinierende Ligand kann eine Gruppe R aufweisen, die eine Alkyl- und/oder eine Arylgruppe umfasst. Die Alkyl- und/oder Arylgruppe enthält wenigstens einen elektronenentziehenden Substituenten . Der Kupferkomplex kann ebenfalls als gemischtes System eine oder mehrere Typen einer Carbonsäure enthalten

[ 00043 ] Ein elektronenentziehender Substituent wird in der vorliegenden Offenbarung als ein Substituent verstanden, der die Elektronendichte in einem an den Substituenten gebundener Atom gegenüber einer Konfiguration, in der an Stelle des elektronenentziehenden Substituenten ein Wasserstoffatom an das Atom bindet.

[ 00044 ] Eine elektronenentziehende Gruppe kann beispielsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Halogene, wie Chlor oder insbesondere Fluor, Nitrogruppen, Cyanogruppen oder

Mischungen dieser Gruppen. Die Alkyl- bzw. Arylgruppe können ausschließlich elektronenentziehende Substituenten, wie die genannten elektronenentziehenden Gruppen, oder

Wasserstoffatome enthalten. Wenn der Ligand eine Alkyl- und/oder Arylgruppe mit wenigstens einem

elektronenentziehenden Substituenten aufweist, so wird die Elektronendichte an dem oder den Kupferatom ( en) reduziert, wodurch der Lewis-Säuregrad des Komplexes erhöht wird.

[ 00045 ] Der Ligand kann dabei ein Anion der Kohlensäuren CHal _x H ₃ _ _x C00H, insbesondere CF _x H ₃ _ _x C00H und CC1 _X H ₃ _ _X C00H, repräsentieren wobei Hai ein Halogenatom und x eine ganze Zahl von 0 bis 3 sind. Auch kann der Ligand ein Anion der

Kohlensäuren CR ' yHal _x H3_ _x _yC00H, wobei Hai ein Halogenatom, x eine ganze Zahl von 0 bis 3 und y eine ganze Zahl wenigstens mit dem Wert 1 ist. Die Restgruppe R' ist eine Alkylgruppe, ein Wasserstoffatom oder eine aromatische Gruppe, wie

beispielsweise eine Phenylgruppe oder alle bisher

beschriebenen Substituentengruppen . Sie kann

elektronenentziehende Substituenten enthalten, insbesondere die weiter oben beschriebenen elektronenentziehenden

Substituenten. Sie kann auch ein Derivat der Benzoesäure mit einem elektronenentziehenden Substituenten enthalten.

Beispielsweise kann der Ligand ein Anion der Kohlensäure R'-

(CF2) _n -C02H sein, wobei n einen ganzzahligen Wert zwischen 1 und 20 annimmt. Beispielsweise kann eine fluorierte,

insbesondere eine perfluorierte, homo- oder heteroaromatische Verbindung als Restgruppe verwendet werden. Ein Beispiel Anionen einer fluorierten Benzoesäure:

wobei x einen ganzahligen Wert von 1 bis 5 annimmt.

Insbesondere können die folgenden Substituenten, bzw. solche bei denen Fluor durch Chlor ersetzt wurde, an die

Carbox l ru e binden die alle starke Lewissäuren sind:

[00046] Weiterhin können Anionen der folgenden Säure als Liganden verwendet werden:

wobei X ein Stickstoff oder ein Kohlenstoffatom sein kann, das beispielsweise an ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom bindet. Beispielhaft können drei der Atome X für ein

Stickstoffatom und zwei für eine C-F-Bindung oder C-H-Bindung (als Triazinderivate ) stehen. Auch können Anionen der

folgenden Säure als Liganden verwendet werden:

wobei der Naphtylring mit 1 bis 7 Fluorsubstituenten

substituiert ist, so dass gilt y = 0 - 4 und x = 0 - 3, wobei y+x = 1 -7.

[00047] Fluor und Fluorverbindungen als elektronenentziehende Substituenten sind insbesondere deshalb vorteilhaft, weil Kupferkomplexe, die Fluoratome enthalten, bei einer

Herstellung des organischen lichtemitterende Bauelements leicht verdampft und in einer organischen Schicht abgelagert werden können. Als weitere oder alternative

Substituentengruppe kann eine Trifluormethylgruppe genannt werden .

ELEKTRONENTRANSPORTIERENDE SCHICHT 112

Die Funktion der elektronentransportierenden Schicht 112 besteht vorrangig darin, einen balancierten Transport von negativen Ladungsträgern in die aktive Schicht 110

sicherzustellen. Dazu kann die elektronentransportierende Schicht 112 ein n-dotiertes Material aufweisen. Für die n- Dotierung können Metalle mit geringer Austrittsarbeit,

beispielsweise Cäsium, Lithium oder Magnesium verwendet werden. Ebenfalls sind Verbindungen als n-Dotierstoff

geeignet, die diese Metalle enthalten, so beispielsweise

CS ₂ CO ₃ , CsF oder LiF. Diese Dotierstoffe sind in ein Matrixmaterial eingebracht. Als Matrixmaterial ist

beispielsweise TPBi (1, 3, 5-Tris ( l-phenyl-lH-benzimidazol-2- yl) Benzen) geeignet.

AKTIVE SCHICHT 110

[00048] Die aktive Schicht 110 weist eine lichtemittierende Schicht auf, die ein organisches Elektrolumineszenzmaterial umfasst. In dem Elektrolumineszenzmaterial wird aufgrund einer Bildung von Exzitonen und in einem ein anschließenden Zerfall eine Emission elektromagnetischer Strahlung 114 hervorgerufen. Die elektromagnetische Strahlung 114 tritt durch die

lochtransportierende Schicht 108 und die Anode 102 aus dem organischen lichtemittierenden Bauelement 100 aus.

[00049] Die Auswahl des Elektrolumineszenzmaterials ist ein sich fortlaufend weiterentwickelnder Bereich. Zu Beispielen für derartige organische Elektrolumineszenzmaterialien zählen:

• (i) Poly (p-phenylenvinylen) und seine Derivate, an

verschiedenen Positionen an der Phenylengruppe substituiert;

• (ii) Poly (p-phenylenvinylen) und seine Derivate, an

verschiedenen Positionen an der Vinylengruppe substituiert;

• (iii) Poly (p-phenylenvinylen) und seine Derivate, an

verschiedenen Positionen an der Phenylenkomponente und auch an verschiedenen Positionen an der Vinylengruppe

substituiert ;

• (iv) Polyarylenvinylen, wobei es sich bei dem Arylen um

solche Gruppen wie etwa Naphthalin, Anthracen, Furylen, Thienylen, Oxadiazol und dergleichen handeln kann;

• (v) Derivate von Polyarylenvinylen, wobei das Arylen wie in (iv) oben sein kann und zusätzlich Substituenten an

verschiedenen Positionen an dem Arylen aufweisen kann;

• (vi) Derivate von Polyarylenvinylen, wobei das Arylen wie in (iv) oben sein kann und zusätzlich Substituenten an

verschiedenen Positionen an dem Vinylen aufweisen kann;

• (vii) Derivate von Polyarylenvinylen, wobei das Arylen wie in (iv) oben sein kann und zusätzlich Substituenten an verschiedenen Positionen an dem Arylen und Substituenten an verschiedenen Positionen an dem Vinylen aufweisen kann;

• (viii) Copolymere von Arylen-Vinylen-Oligomeren wie etwa

solche in (iv), (v) , (vi) und (vii) mit nichtkon ugierten Oligomeren; und

• (ix) Poly (p-phenylen) und seine Derivate, an verschiedenen Positionen an der Phenylengruppen substituiert,

einschließlich Leiterpolymerderivate wie etwa Poly (9, 9- dialkylfluoren) und dergleichen;

• (x) Polyarylene, wobei es sich bei dem Arylen um solche

Gruppen wie Naphthalin, Anthracen, Furylen, Thienylen,

Oxadiazol und dergleichen handeln kann; und ihre an

verschiedenen Positionen an der Arylengruppe substituierten Derivate ;

• (xi) Copolymere von Oligoarylenen wie etwa solche in (x) mit nichtkon ugierten Oligomeren;

• (xii) Polychinolin und seine Derivate;

• (xiii) Copolymere von Polychinolin mit p-Phenylen,

substituiert an dem Phenylen mit beispielsweise Alkyl- oder Alkoxygruppen, um Löslichkeit zu erhalten; und

• (xiv) Starre Stabpolymere wie etwa Poly (p-phenylen-2 , 6- benzobisthiazol ) , Poly (p-phenylen-2 , 6-benzobisoxazol ) ,

Poly (p-phenylen-2 , 6-benzimidazol ) und ihre Derivate.

[00050] Zu anderen organischen emittierenden Polymeren wie etwa solchen, die Polyfluoren verwenden, zählen Polymere, die grünes, rotes, blaues oder weißes Licht emittieren, oder ihre Familien, Copolymere, Derivate oder deren Mischungen. Zu anderen Polymeren zählen Polyspirofluoren-artige Polymere.

[00051] Alternativ können anstatt Polymeren kleine organische Moleküle, die über Fluoreszenz oder über Phosphoreszenz emittieren, als die organische Elektrolumineszenzschicht dienen. Zu Beispielen für kleinmolekülige organische

Elektrolumineszenzmaterialien zählen :

(i) Tris ( 8-hydroxychinolinato ) aluminium, (Alq) ;

(ii) 1, 3-Bis (N, N-dimethylaminophenyl ) -1, 3, 4-oxidazol (OXD-8);

(iii) -Oxo-bis (2-methyl-8-chinolinato) aluminium; (iv) Bis (2-methyl-8-hydroxychinolinato) aluminium;

(v) Bis (hydroxybenzochinolinato ) beryllium (BeQ.sub.2);

(vi) Bis (diphenyl-vinyl ) biphenylen (DPVBI); und

(vii) Arylamin-substituiertes Distyrylarylen (DSA-Amin) .

[ 00052 ] Die aktive Schicht 110 kann eine weiß-emittierende Schicht sein. Das bedeutet, dass sie elektromagnetische

Strahlung 114 im gesamten sichtbaren Spektrum emittiert. Dies kann beispielsweise durch ein Stapeln mehrerer aktiver

Einzelschichten erzielt werden, wobei in jeder Einzelschicht jeweils ein Farbspektrum erzeugt wird. Ebenso ist es denkbar, dass unterschiedlicher Emittermaterialien zur Erzeugung verschiedener Farbspektren in einer aktiven Schicht 110 gemischt sind.

[ 00053 ] In dem Ausführungsbeispiel wird ein Kupferkomplex in einer Ladungstransportschicht eines optoelektronischen

Bauelements mit transparentem Anodenkontakt verwendet. Der Kupferkomplex weist dabei wenigstens einen Liganden mit der chemischen Struktur gemäß Formel I auf:

worin E ₁ und E2 jeweils unabhängig voneinander eines der folgenden Elemente sind: Sauerstoff, Schwefel oder Selen, und R ausgewählt ist aus der Gruppe: Wasserstoff oder

substituierter oder unsubstituierter, verzweigter, linearer oder zyklischer Kohlenwasserstoffe.

[ 00054 ] Dabei kann der Kupferkomplex insbesondere in einer Ladungstransportschicht eines invertierten oder eines

transparenten organischen lichtemittierenden Bauelements verwendet werden. Der Kupferkomplex kann als p-Dotierstoff in ein Matrixmaterial eingebracht sein. Durch die bereits beschriebenen Eigenschaften des Kupferkomplexes kann ein Bauelement mit hoher Effizienz, guter Spannungsstabilität und langer Lebensdauer bereitgestellt. Durch die Verwendung des Kupferkomplexes in einer p-dotierten Schicht wird zusätzlich ein anfänglich starker Leuchtdichteabfall bei einer ersten Inbetriebnahme des Bauelements (auch bekannt als initial drop) vermeiden. Es kann insbesondere auch eine in Abhängigkeit der Alterung annähernd lineare Abnahme der Leuchtdichte des

Bauelements erreicht werden.

[00055] Durch die Verwendung des Kupferkomplexes ist es weiterhin möglich TCO-Materialien als Einzelschicht oder als Teil einer Kompositelektrode mit Hilfe von Sputtertechnologien oder mittels Atomlagendeposition (atomic layer deposition oder ALD) als Top-Anode auf das Bauelement aufzubringen. Dadurch wird es möglich ein organisches lichtemittierendes Bauelement mit einer geringen Blickwinkelabhängigkeit der Emissionsfarben und guter Effizienz herzustellen. Auch lassen sich

großflächige Bauelemente herstellen, bei denen auf metallische Leiterbahnen, wie beispielsweise sogenannte busbars verzichtet werden kann. Weiterhin lassen sich transparente organische lichtemittierende Bauelemente mit einer Transparenz für

Umgebungslicht von mehr als 50% bis hin zu mehr als 60% herstellen .

[00056] Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung der leicht verfügbaren Kupferkomplexe als p-Dotierstoff ein erhebliches Kosteneinsparpotential, weil insbesondere die p-dotierten Schichten in aller Regel einen erheblichen Anteil an der

Gesamtstapeldicke eines Organik-Schichtstapels eines

organischen lichtemittierenden Bauelements ausmachen.

ZWEITES AUSFUHRUNGSBEISPIEL EINES ORGANISCHEN LICHTEMITTERENDEN BAUELEMENTS

[00057] Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten ersten Ausführungsbeispiels eines organischen

lichtemittierenden Bauelements 200. Zusätzlich zu der

Ausgestaltung des in Bezug auf Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels weist das organische lichtemittierende Bauelement 200 ein Substrat 202 auf, auf dem die Elektroden und der organische Schichtstapel aufgebracht sind. Das

Substrat 202 ist kein notwendiger Bestandteil des organischen lichtemittierenden Bauelements 200. Es dient der mechanischen Stabilisierung des Schichtstapels. Zugleich kann es

Bestandteil einer nicht in den Figuren dargestellten

Verkapselung des organischen lichtemittierenden Bauelements 200 sein. Ein Substrat 202 kann ebenso in Zusammenhang mit der ersten oder anderen Ausführungsbeispielen des organischen lichtemittierenden Bauelements 100 vorgesehen sein. Es kann ebenso an der Kathode 104 vorgesehen sein. In diesem FA11 spricht man von einer invertierten OLED.

[00058] Soweit das Substrat 202 von der Anode 202 bedeckt ist, ist es transparent im Spektralbereich der von der aktiven Schicht 110 emittierten Strahlung. Um eine mechanische

Stabilität des organischen lichtemittierenden Bauelements 200 zu erhalten, können Materialien, wie Glas, Saphir oder auch biegsame Folien, wie Plastik verwendet werden. Ebenso können transparente Halbleiterträger, wie SiC, GaN, InN oder ähnliche Materialien verwendet werden. Soweit das Substrat 202 an einer intransparenten Kathode 104 angebracht ist, können

verspiegelte Materialien, bspw. Materialien mit einer guten Wärmeleitfähigkeit für das Substrat verwendet werden.

[00059] Das organische lichtemittierende Bauelement 200 weist eine transparente Kathode 204 auf, d.h. die Kathode 204 hat einen hohen Transmissionskoeffizienten für aus der aktiven Schicht 110 emittierte Strahlung. Die Kathode 204 kann dazu aus einem ähnlichen Material wie die Anode 102 gebildet sein. Wesentlich ist eine hohen Beweglichkeit von Elektronen in dem Kathodenmaterial und damit eine hohe elektrische

Leitfähigkeit. Weiterhin kann die elektronentransportierende Schicht 108 ebenfalls transparent ausgestaltet sein. Dafür geeignete Materialien sind dem Fachmann geläufig. Derart kann ein Anteil der in der aktiven Schicht 110 emittierten

Strahlung 206 über die Kathode 104 ausgekoppelt werden. Das organische lichtemittierende Bauelement 200 emittiert damit Strahlung über die Anode 102 und die Kathode 104. Weil die in dem organischen lichtemittierenden Bauelement 200 verwendeten Materialien sämtlich einen hohen Transmissionskoeffizienten aufweisen, erscheint das organische lichtemittierende Bauelement 200 außerhalb eines Betriebs transparent. Man spricht auch von einer transparenten OLED.

[ 00060 ] Gerade bei der Herstellung einer transparenten OLED ist der beschriebene Kupferkomplex von besonderen Vorteil.

Weil die HTL in vielen Architekturen einen erheblichen Anteil an der Schichtdicke des organischen Schichtstapels ausmacht, erweist sich die durch die Verwendung des Kupferkomplexes erreichte hohe Transparenz der Ladungstransportschicht als wesentlich für eine hohe Transparenz der gesamten OLED. Zudem kann der Kupferkomplex auch in anderen p-dotierten

Funktionsschichten des organischen lichtemittierenden

Bauelements zur Anwendung kommen.

ABSCHLIESSENDE FESTSTELLUNG

[ 00061 ] Das organische lichtemittierende Bauelement wurde zur Veranschaulichung des zugrundeliegenden Gedankens anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Die

Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf bestimmte

Merkmalskombinationen beschränkt. Auch wenn einige Merkmale und Ausgestaltungen nur im Zusammenhang mit einem besonderen Ausführungsbeispiel oder einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, können sie jeweils mit anderen Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Es ist ebenso möglich, in Ausführungsbeispielen einzelne dargestellte Merkmale oder besondere Ausgestaltungen wegzulassen oder hinzuzufügen, soweit die allgemeine technische Lehre

realisiert bleibt.

L I TERATUR

[ 00062 ] In diesem Dokument sind die folgenden

Veröffentlichungen zitiert:

[1] DE 101 35 513 A1. BEZUGSZEICHENLISTE

Organisches lichtemittierendes Bauelement 100

Anode 102

Kathode 104

Stromquelle 106

Lochtransportierende Schicht 108

Aktive Schicht 110

Elektronentransportierenden Schicht 112

Emittierte Strahlung 114

Organisches lichtemittierendes Bauelement 200

Substrat 202

Transparente Kathode 204

Emittierte Strahlung 206

Elektrisches Feld E