Verwendung einer Schicht aus hydrophoben, linear oder zweidimen- sional polyzyklischen Aromaten als Sperrschicht oder Kapselung und mit einer derartigen Schicht aufgebaute elektrische Bauelemente mit organischen Polymeren Aus organischem Material aufgebaute elektrische Bauelemente werden auf ihre Anwendungsmöglichkeiten hin zunehmend untersucht, da sie gegenüber den üblicherweise verwendeten Halbleiterbauelementen Vorteile bieten. So ist es beispielsweise bekännt, dass bestimmte or- ganische Materialien durch eine elektrische Spannung zum Leuchten angeregt werden können. Es sind daher bereits zahlreiche Aufbauten von OLEDs (organic light emitting diodes) bekannt geworden. Dabei hat sich herausgestellt, dass die optisch aktive Schicht zweckmäßi- gerweise aus mehreren Schichten zusammengesetzt wird, wobei we- nigstens eine Schicht speziell für die Löcherbildung (hole injection lay- er, HIL) bzw. für die Löcherleitung (hole transport layer, HTL) und eine andere Schicht insbesondere für die Elektronenfreisetzung (electron injection layer, EIL), für den Elektronentransport (electron transport layer, ETL) bzw. für die Lichtemission (emission layer, EML) ausgebil- det sind.

Der bekannte Aufbau derartiger OLEDs sieht ein Glassubstrat vor, auf dem eine durchsichtige Anode aus einem transparenten leitenden Oxid (TCO) gebildet ist, beispielsweise aus Indium-Zinnoxid (ITO). Auf diese Anordnung werden nacheinander beispielsweise aufgebracht, eine HIL,

HTL, EML, ETL und EIL sowie abschließend eine metallische Katode. Bei diesem Aufbau wird das Licht nach"unten", also durch das Sub- strat hindurch abgestrahlt.

Hinsichtlich der Materialauswahl werden OLEDs der bekannten Art entweder nur aus Schichten aus verschiedenen kleinen Molekülen (SM-OLED, small molecule OLED) oder aus verschiedenen Polymeren (PM-OLED) aufgebaut. Die kleinen Moleküle werden durch Vakuum- sublimation als Dünnschichten auf das Substrat nacheinander aufge- bracht. Polymere werden hingegen aus einer Lösung (Wasser oder or- ganischen Lösungsmittel) verarbeitet. Polymerschichten bieten insbe- sondere Vorteile als HIL und HTL, da sie gute Lochtransporteigen- schaften zeigen. Bekannte Moleküle, die als HILs geeignet sind, sind beispielsweise Anthracen, Tetracen und Pentacen (vgl. EP 0 278 758 B1).

Da die Schichten aus kleinen organischen Molekülen unproblemati- scher aufzubringen sind, die Schichten aus Polymeren hingegen Vortei- le für die Löcherleitung bieten, ist versucht worden, eine Kombination dieser Schichten vorzunehmen. Dies gelingt bei dem herkömmlichen Aufbau einer OLED, wenn die für die Löcherleitung relevanten Poly- mer-Schichten HIL und HTL auf die Anode (aus ITO) nass aufgebracht und anschließend getrocknet und vakuumentgast werden. Dann ist die anschließende Aufbringung der kleinen Moleküle durch Vakuumsubli- mation ohne Probleme möglich.

Um eine direkte Lichtabstrahlung zu ermöglichen, wird zunehmend versucht, einen inversen Aufbau einer OLED zu realisieren, bei dem somit auf einem beliebigen Substrat die metallische Katode aufae- bracht und dann zunächst die eiektronenleitenden Schichten aufgebaut

werden, bevor die löcherleitenden Schichten aufgebracht und mit einer durchsichtigen Anode abgeschlossen werden. Für diesen Aufbau ist eine Hybridtechnik nicht möglich, da bei dem nassen Aufbau der lö- cherleitenden Schichten HTL und HIL die kleinen Moleküle der elektro- nenleitenden Schichten durch das Lösungs-bzw. Dispergiermittel, aus dem heraus die Polymere für HTL und/oder HfL aufgebracht werden (z. B. Wasser), angegriffen und in ihrer elektrischen Qualität unbrauch- bar werden würden, auch die metallische Katode ist feuchtigkeitsemp- findlich und kann durch Kontakt mit Wasser zerstört werden.

Es ist ferner bekannt, dass die Schichten der OLEDs stark feuchten- fällig sind, sodass die OLEDs nach der Aufbringung der zweiten Elekt- rode so verkapselt werden, dass lediglich Anschlüsse der Elektroden zugänglich sind.

Die Anfälligkeit organischer Materialien gegen Feuchtigkeit stellt auch ein Problem bei anderen elektrischen Bauelementen dar.

Die oben vorgenommene Unterscheidung zwischen"kleinen Molekü- len"und Polymeren ist in der Fachwelt akzeptiert und üblich."Kleine Moleküle"sind daher solche organischen Moleküle, die nicht durch Polymerisation Ketten oder Netze bilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die durch die Feuchteempfindlichkeit und durch Diffusionserscheinungen bestehenden Beschränkungen für den Aufbau von elektrischen Bau- elementen aus organischen Substanzen zu beseitigen oder zumindest zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt überraschend durch die Verwen- dung einer Schicht aus hydrophoben, linear oder zweidimensional po- lyzyklischen Aromaten mit drei bis zwölf Ringstrukturen, einschließlich metallhaltigen oder metallfreien Phthalocyaninen, die als Restgruppen- H und/oder-F, Alkylgruppen, Arylgruppen und/oder fluorierte Kohlen- wasserstoffe aufweisen, als Sperrschicht in oder als Kapselung von mit organischen Schichten aufgebauten elektrischen Bauelementen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die er- wähnten Schichten, insbesondere und vorzugsweise aus Pentacen, nicht nur eine funktionale Schicht beim Aufbau von organischen elekt- rischen Bauelementen sein kann, sondern unerwartet Sperrschichtei- genschaften aufweist, die es ermöglichen, die entsprechende Schicht als Sperrschicht gegen Feuchtigkeit zum Schutz der unterliegenden Schichten sowie der metallischen Katode zu verwenden.

Die erfindungsgemäß verwendete Schicht ist vorzugsweise aus einem Material aus der Gruppe Anthracen, Phenanthren, Tetracen, Chrysen, Pentacen, Hexacen, Perylen, Triphenylen, Coronen, m-Naphthodianthracen, m-Anthracenoditetracen, m-Tetracenodipentacen, Pyren, Benzopyren, Ovalen, Violanthren sowie Derivaten der vorgenannten Stoffe mit Restgruppen-H und/oder - F, Alkylgruppen, Arylgruppen und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe gebildet ist.

Alternativ hierzu kann die Schicht aus einem metallhaltigen Phthalocyanin der Formel

mit M = Cu, Zn, Fe, Mn, Co, Ni, V=O, Ti=O gebildet wird und jedes R ein-H und/oder-F und/oder eine Alkylgruppe und/oder eine Arylgrup- pe und/oder ein fluorierter Kohlenwasserstoff sein kann.

Alternativ kann die Schicht aus einem metallfreien Phthalocyanin der Formel R P R R R R R \ Nw i R N R OH /i N N R R r R /R R \ R R mit M = Cu, Zn, Fe, Mn, Co, Ni, V=O, Tiro gebildet wird und jedes R ein-H und/oder-F und/oder eine Alkylgruppe und/oder eine Arylgrup- pe und/oder ein fluorierter Kohlenwasserstoff sein kann.

In allen Fällen ist es bevorzugt, wenn die Anzahl der Ringstrukturen des Aromaten zwischen 5 und 10, vorzugsweise zwischen 4 und 10, bevorzugt zwischen 5 und 8, liegt.

Aufgrund der dargestellten Verwendung der näher erläuterten Schicht als Sperrschicht oder Verkapselung lassen sich organische elektrische Bauelemente aufbauen, bei denen die Schicht sowohl eine elektrische Funktion erfüllt als auch als Sperrschicht oder als in-situ-Verkapselung aufgebaut ist.

. Demgemäß ist erfindungsgemäß eine organische Leuchtdiode mit ei- nem Substrat, einer auf das Substrat aufgebrachten ersten Elektrode, wenigstens einer elektroneninjizierenden und transportierenden Zone, wenigstens einer löcherinjizierenden und transportierenden Zone und einer zweiten Elektrode dadurch gekennzeichnet, dass die löcherinjizie- rende und transportierende Zone eine Schicht aus linear oder zweidi- mensional verketteten polyzyklischen Aromaten mit 3 bis 12 Ring- strukturen, einschließlich metallhaltige oder metallfreie Phthalocyanine, die als Restgruppen-H und/oder-F, Alkylgruppen, Arylgruppen und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe aufweist, wobei diese Schicht als Verkapselungsschicht ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird mit der genannten Schicht nicht nur eine Funk- tionsschicht gebildet, sondern auch eine in-situ-Verkapselung durchge- führt. Hierfür ist der Schichtaufbau so geführt, dass die Schicht alle vorher aufgebauten, feuchteempfindlichen Schichten überdeckt.

Die Erfindung ermöglicht ferner eine organische Leuchtdiode mit einem Substrat, einer auf das Substrat aufgebrachten Katode, wenigstens einer elel<troneninjizierenden und transportierenden Zone, wenigstens

einer löcherinjizierenden und transportierenden Zone und einer licht- durchlässigen Anode, wobei die elektroneninjizierende und transportie- rende Zone mit kleinen Molekülen aufgebaut ist und sich daran eine Schicht aus linear oder zweidimensional verketteten polyzyklischen Aromaten mit 3 bis 12 Ringstrukturen, einschließlich metallhaltige o- der metallfreie Phthalocyanine, die als Restgruppen-H und/oder-F, Alkylgruppen, Arylgruppen und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe zur Anode hin anschließt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher auch eine in einer Hybrid- struktur aufgebaute organische Leuchtdiode (OLED), bei der die Ab- strahlung"nach oben", also von der Substratseite weg, erfolgt. Dem- zufolge ermöglicht die Erfindung einen optimierten Aufbau einer nach oben abstrahlenden OLED, da die genannte Schicht als wirksame Sperrschicht fungiert, die die Diffusion von Wasser in die darunter lie- genden Schichten verhindert. Demgemäß kann auf die genannte Schicht vorzugsweise ein wässriger Polymerfilm, beispielsweise aus PDOT : PSS, wässrig als eine zusätzliche löcherinjizierende Schicht zur Anode hin aufgebracht werden, um die erforderliche Betriebsspannung der OLED zu verringern.

Beispiele für Stoffe, aus denen die erfindungsgemäß als Sperrschicht oder Verkapselung dienende Schicht gebildet sein kann, sind :

R R R R R R < Anthracene RR R R R R R R Rs gR R Rk Phenanthrene R R R R R R R R R \ Tetracene \ s'// R R R R R R zur R R Chrysene R R R R R R R R R R R Pentacene R R R R R R R R R R R. R R R RXJw XR pl R R i R He. xacene R< R R R R R R R

R R R R R Terylene R R R R R R R R R R R R //i R Triphenylene R Ré R R R R R R R R R R _ \ WR Coronene R R >t R R R R R R R R R R R R R m-Naphthodianthracene R R 1 R R R R

R R R R R R R \/ R p l i i J, R m-Anthracenoditetracene m-Anthracenoditetracene R R R R R /' R R R R R R R R R R R R R R R ' R m=Tetracenodipentacene R R R R R R R R R R Pyrene R R R R R R R R R /R Benzopyrene O D R R R

R R R R R R I//R Ovalene R I R R R R R R R R R R R R R R R R Violanthrene R R R R. R R R R R = H und/oder F undloder Alkyl, Aryl, und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe Phthalocyanine

metallhaltige I-R R\LJ., L (R N y ; N /n D \ R A R N p R R R 1 R R M = Cu, Zn, Fe, Mn, Co, Ni, V=O, Ti=O metallfreie R R R R R R N R ; N oh \non N\ N R N N R R R R R = H und/oder F und/oder Alkyl, Aryl, und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe

Der Klarheit halber ist darauf hinzuweisen, dass alle aufgezählten Mo- leküle dieser Schicht, auch wenn bis zu 12 Ringstrukturen in ihnen enthalten sind,"kleine Moleküle"im Sinne dieser Erfindung sind, da keine Polymerisation vorliegt.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung darge- stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen : Figur 1 einen schematischen Aufbau einer nach oben"emittie- renden OLED mit einer HIL-Schicht als Verkapselungs- schicht, wobei alle Schichten als SM-Schichten aufgebaut sind.

Figur 2 einen schematischen Aufbau einer OLED mit einem Hyb- ridaufbau aus SM-Schichten und einer Polymerschicht.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten OLEDs strahlen nach oben ab.

Sie bestehen aus einem Substrat 1 auf das eine Metallschicht als Ka- tode 2 aufgebracht ist. Eine geeignete Metallschicht ist Magnesium oder eine Legierung aus LiF/AI.

An die Katode 2 schließt sich eine elektroneninjizierende Schicht EIL an, die in bekannter Weise freie Elektronen bereitstellt. Diese rekombi- nieren mit Löchern aus den unten näher erläuterten übrigen Schichten in einer Emissionsschicht EML, in der durch die Rekombination Elektro- lumineszenz entsteht, also Licht ausgesandt wird.

Oberhalb der Emissionsschicht EML befinden sich ggf. mehrere löcher- leitende Schichten HTLs. Diese werden abgedeckt durch eine löchern-

jizierende Schicht HIL 1, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Pentacen gebildet sein kann. Diese Schicht wird dadurch als Ver- kapselungsschicht verwendet, dass sie in der realen Konstruktion so ausgebildet wird, dass sie die übrigen, darunter liegenden Schichten abdeckt. An die HIL 1 schließt sich eine durchsichtige Anode 3 an, die vorzugsweise aus Indium-Zinnoxid besteht. Die Schichten EIL, EML, HTL und HIL 1 sind in bekannter Weise als dünne Schichten ausgebil- det und emittieren Licht, wenn an die Anode 3 eine gegenüber der Ka- tode 2 positive Spannung ausreichender Größe angelegt wird. Die nach oben gerichtete Emission ist in Figur 1 durch einen Pfeil verdeut- licht.

Durch die Verwendung der Schicht HIL 1 als Verkapselungsschicht erübrigt sich eine sonst erforderliche nachträglich (ex-situ) Verkapse- lung der OLED. Die erfindungsgemäße OLED gemäß Figur 1 wird daher in situ verkapselt, sodass eine nachträgliche Verkapselung durch die herabgesetzten Anforderungen im Hinblick auf ihre Durchlässigkeit gegenüber Wasserdampf in wesentlich einfacherer Weise durchgeführt werden kann.

Bei der in Figur 2 dargestellten OLED ist ein prinzipiell gleicher Aufbau vorgesehen, wobei die Schichten EIL, EML, HTL und HIL 1 alle aus kleinen Molekülen (als SM-Schichten) bestehen. Zwischen der erfin- dungsgemäß als Sperrschicht eingesetzten Schicht HIL 1 und der A- node 3 ist noch eine Schicht HIL 2 aufgebracht, die als Polymer- schicht, beispielsweise PDOT, ausgebildet ist. Diese Polymerschicht HIL 2 wird nass aufgebracht, schädigt jedoch wegen der Sperr- schichtwirkung der HIL 1 die darunter liegenden feuchteempfindlichen Schichten HTL, EML und EIL, nicht.

Die Schicht HIL 2 ermöglicht eine Herabsetzung der Arbeitsspannung zwischen Anode 3 und Katode 2 bzw. erhöht den Wirkungsgrad der Emission, die auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 nach o- ben erfolgt.

Da die Polymerschicht HIL 2 nicht feuchteempfindlich ist, kann auch in diesem Ausführungsbeispiel die Schicht HIL 1 als Verkapselungs- schicht ausgebildet sein, also die darunter liegenden Schichten HTL, EML und EIL überdecken.