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1. WO2013171086 - ORGANISCHES OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERWENDUNG EINES TRANSPARENTEN ANORGANISCHEN HALBLEITERS IN EINER LADUNGSTRÄGERPAARERZEUGUNGSSCHICHTFOLGE

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

ORGANISCHES OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERWENDUNG EINES

TRANSPARENTEN ANORGANISCHEN HALBLEITERS IN EINER LADUNGSTRÄGERPAARER EUGUNGSSCHICHTFOLGE

BESCHREIBUNG

[ 0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein organisches optoelektronisches Bauelement, insbesondere betri ft sie ein organisches optoelektronisches Bauelement mit einer

Ladungsträgerpaarerzeugungsschicht , sowie die Verwendung eines transparenten anorganischen Halbleiters in einer

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge eines organischen optoelektronischen Bauelements .

[ 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 Emittervorrichtung oder einer Detektorvorrichtung sprechen . Soweit die Funktionsschicht zur Energieumwandlung organische

Materialien, wie beispielsweise organische

Halbleitermaterialien, organische Dotiermaterialien oder organische Ladungstransportmaterialien enthält , handelt es sich um ein organisches optoelektronisches Bauelement .

[ 0003 ] Ein Beispiel für ein optoelektronisches Bauelement als Emittervorrichtung ist eine lichtemittierende Vorrichtung, insbesondere eine Iichtemittierende Diode (LED) . Die

Vorrichtung umfasst typischerweise Elektroden, zwischen denen eine aktive Zone angeordnet ist . Über die Elektroden kann der lichtemittierenden Vorrichtung 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 Strahlungsauskopplungsfläche aus der lichtemittierenden Vorrichtung ausgekoppelt .

[0004] Eine besondere lichtemittierende Vorrichtung ist die organische lichtemittierende Diode (OLED) . Eine OLED weist in der aktiven Schicht eine organische elektrolumineszente

Schicht bzw. Schichtfolge auf , um elektrische Energie in elektromagnetische Strahlung zu wandeln. Bei Kontaktierung der OLED mit einer Stromquelle über die Elektroden werden

unterschiedliche Ladungsträgertypen in die organische Schicht injiziert. Positive Ladungsträger ( auch als Löcher bezeichnet , wandern von der Anode in Richtung zur Kathode durch die organische Schicht , während Elektronen die organische Schicht von der Kathode in Richtung zur Anode durchwandern . Dabei können Elektronen und Löcher rekombinieren und es bilden sich in der organischen Schicht Anregungszustände in Form von

Elektron-Lochpaaren, sogenannte Exzitonen. Die Exzitonen können unter Emission von elektromagnetischer Strahlung zer allen.

[0005] Ein weiteres Beispiel für ein optoelektronisches Bauelement ist die Detektorvorrichtung , in der optische

Strahlung in ein elektrisches Signal bzw. in elektrische

Energie gewandelt wird. Ein solches optoelektronisches

Bauelement ist beispielsweise ein Photodetektor oder eine Solarzelle . Auch eine Detektorvorrichtung weist eine zwischen Elektroden angeordnete aktive Schicht auf . Die

Detektorvorrichtung weist eine Strahlungseintrittsseite auf , über die elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Licht , In rarot- oder Ultraviolettstrahlung, in die Detektorvorrichtung eintritt und zu der aktiven Schicht geführt wird . In der aktiven Schicht wird unter Einwirkung der Strahlung ein Exziton angeregt , das in einem elektrischen Feld i ein

Elektron und ein Loch aufgeteilt wird. So wird ein

elektrisches Signal oder eine elektrische Ladung erzeugt und an den Elektroden bereitgestellt .

[0006] In allen Fällen ist eine hohe Effizienz der

Umwandlung elektrischer Energie in elektromagnetische

Strahlung bzw. für den umgekehrten Prozess wünschenswert . Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde , ein organisches optoelektronisches Bauelement mit verbesserten intrinsischen Eigenschaften und Leistungsmerkmalen, wie beispielsweise mit einer höheren Homogenität der Stromdichte im Bauelement oder mit einer höheren Leuchtdichte in einer OLED , bereitzustellen.

[0007] Dieses Problem wird durch ein organisches

optoelektronisches Bauelement gemäß dem Patentanspruch 1 und durch die Verwendungen eines transparenten anorganischen

Halbleiters gemäß Patentanspruch 10 und 11 gelöst .

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

abhängigen Patentansprüchen angegeben .

BEISPIELHAFTE AUS FÜHRUNG S FORMEN

[0009] Die verschiedenen Ausgestaltungen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen gelten in gleicher Weise, soweit analog anwendbar , für das organische optoelektronische Bauelement und für die Verwendung eines transparenten

anorganischen Halbleiters .

[00010] Ausführungsformen des organischen optoelektronischen Bauelements weisen eine Schichtstruktur auf . Die

Schichtstruktur ist dabei zum Trennen von Ladungsträgem eines ersten Ladungsträgertyps von Ladungsträgern eines zweiten Ladungsträgertyps eingerichtet . Beispielsweise handelt es sich bei den Ladungsträgern des ersten Ladungsträgertyps um Löcher und bei den Ladungsträgern des zweiten Ladungsträgertyps um Elektronen. Ein Beispiel für eine solche Schichtstruktur ist eine Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge bzw. " Charge generating layer" { CGL) . Wesentlich Funktion der

Schichtstruktur ist eine Trennung von Ladungsträgerpaaren (bspw. Elektron-Loch- Paaren) bei Einwirken eines äußeren elektrischen Feldes , so dass die Ladungsträger des ersten Ladungsträgertyps {bspw. Elektronen) in einem ersten Bereich der Schichtstruktur und die Ladungsträger des zweiten

Ladungsträgertyps {bspw. Löcher) in einem zweiten Bereich der Schichtstruktur bereitgestellt werden .

[00011] Eine solche Ladungsträgerpaarerzeugungsschientfolge weist beispielsweise einen Potentialsprung bzw. eine

eingebaute Spannung (auch built-ίη vol tage genannt) auf.

Dieser Potentialsprung ist vorteilhafterweise so ausgerichtet, dass das das Valenzband bzw. das HOMO-Energieniveau einer Schicht energetisch in die Nähe bzw. in einen Überlapp mit dem Leitungsband bzw. dem LU O-Energieniveau der angrenzenden Schicht gebracht ist . Der Potentialsprung bzw. die eingebaute Spannung kann durch verschiedene Eigenschaften der Schichten beeinflusst werden. Dazu gehören die Aus rittsarbeit oder die Dotierung der verwendeten Materialien. Ebenso wird durch ein Ausbilden von Grenzflächendipolen an einer

Schichtengrenzfläche der Potentialsprung bzw. die eingebaute Spannung beeinflusst . Durch den PotentialSprung bzw. die eingebaute Spannung kann eine Erzeugung von Elektronen-Loch-Paaren und eine Trennung der Ladungsträger hervorgerufen werden .

[ 00012 ] Die Schichtstruktur weist einen transparenten anorganischen Halbleiter auf . Ein transparenter anorganischer Halbleiter ist ein Halbleiter, der im Bereich des sichtbaren Lichts , d.h. in einem Wellenlängenspektrum von ca. 380 nm bis 780 nm, einen Transmissionskoeffizienten von mehr als 50%, insbesondere von mehr als 80% aufweist . Dazu weist der

transparente anorganische Halbleiter in der Regel zwischen Valenz- und Leitungsband eine Bandlücke von mehr als 3 eV auf . Weil viele im Bereich des sichtbaren Lichts transparente anorganische Halbleiter ein Oxid sind, werden sie häufig auch als transparente leitfähige Oxide (transparent conduetive oxides bzw. TCOs) bezeichnet . In der hier dargestellten

Offenbarung soll unter dem Begriff " transparenter

anorganischer Halbleiter" allgemein ein solcher anorganischer Halbleiter verstanden sein, der in demj enigen Bereich des Weilenlängenspektrums der elektromagnetischen Strahlung im Wesentlichen transparent ist , in dem eine oder mehrere aktiven Schichten des optoelektronischen Bauelements funktional aktiv sind . Beispielsweise betrifft dies für eine organische

lichtemittierende Vorrichtung das sichtbare Spektrum. In einem anderen Beispiel, in dem das organische optoelektronische

Bauelement als IR-Sensor ausgestaltet ist, ist der

transparente anorganische Halbleiter in einem

Wellenlängebereich von 780 nm bis 1 mm im Wesentlichen

transparent . Die Bandlücke des transparenten anorganischen

Halbleiters kann in dieser Ausgestaltung kleiner als 3 eV sein .

[00013] Eine solche Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge weist in verschiedenen Ausführungsformen eine Schichtfolge aus einem n-Gebiet und einem p-Gebiet auf . Als n-Gebiet wird ein Bereich bezeichnet , in dem der Ladungstransport primär durch frei bewegliche Elektronen geschieht . Als p-Gebiet wird ein Bereich bezeichnet, in dem der Ladungstransport primär durch frei bewegliche Löcher geschieht. Sowohl das n-Gebiet als auch das p-Gebiet weist j eweils einen transparenten anorganischen Halbleiter auf oder bestehen aus diesem. Durch die Verwendung anorganischer Halbleiter für das elektronen- und lochleitende Gebiet in der Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge wird eine effiziente Ladungsträgertrennung ermöglicht. Zusätzlich kann durch die Verwendung anorganischer Halbleiter ein

weitgehend verlustfreier Abtransport der Ladungsträger aus der Ladungsträgerpaarerzeugungsschientfolge erfolgen .

[00014] Die Verwendung von transparenten anorganischen

Halbleitern in der LadungsträgerpaarerzeugungsSchicht ist mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden . Einige davon werden nachfolgend beispielhaft aufgeführt .

[00015] Die Verwendung von anorganischen Halbleitern erlaubt im Vergleich zur Verwendung von organischen Halbleitern eine höher erreichbare Ladungsträgerdichte in der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge . Zusätzlich weisen die Ladungsträger in anorganischen Halbleitern in der Regel eine höhere Mobilität als in organischen Halbleitern auf . Damit wird ein geringerer Widerstand über die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge erreicht , als

beispielsweisweise bei Verwendung eines organischen

Halbleitermaterials in der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge . Weiterhin können durch Verwendung von transparenten anorganischen Halbleitern hohe PotentialSprünge und Grenzflächendipole erzeugt werden, die in einer günstigen Bandanpassung für die

Ladungsträgertrennung resultieren. Durch die hohe Fähigkeit der Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge zur

Ladungsträgertrennung ist der Spannungsabfall über die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschich folge reduziert .

[00016] Weiterhin ist bei einem anorganischen Halbleiter die Wahrscheinlichkeit für eine chemische Reaktion an der

Grenzfläche verringert . So wird im Vergleich zu einer

Verwendung organischer Halbleiter eine höhere Stabilität erzielt .

[00017] Weil anorganische Halbleiter im Vergleich zu

organischen Halbleitern eine höheren Schmelzpunkt und eine höhere mechanische Härte aufweisen, ist eine

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge mit transparenten anorganischen Halbleitern stabiler gegen Spannungsspitzen, beispielsweise bei einem Einschalten des optoelektronischen Bauelements, oder gegen Stromüberhöhungen als eine

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge mit organischen

Halbleitern.

[00018] Zusätzlich weisen anorganische Halbleiter gegenüber organischen Halbleitern eine höhere Spannungsfestigkei auf . Dadurch ist eine Ladungsträgerpaarerzeugungsschient olge mit transparenten anorganischen Halbleitern auch bei hohen

Grenzflächenspannungen bzw . eingebauten Spannungen stabil .

[00019] In einigen Ausfüh ungsformen ist zwischen dem n-Gebiet und dem p-Gebiet eine Zwischenschicht angeordnet . Diese kann beispielsweise eine dünne , ebenfalls transparente ,

Isolatorschicht sein, um den Potentialsprung zwischen n- und p-Gebiet günstig zu beeinflussen bzw. die Stabilität der CGL weiter zu erhöhen. Die Zwischenschicht kann auch die Aufgabe haben, Zustände in der Bandlücke der transparenten Halbleiter zu erzeugen und dadurch die Ladungstrennung in der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschicht zu erleichern.

[00020] In einigen Ausführungsformen weist das n-Gebiet wenigstens eines der folgenden Materialien oder eine

stöchiometrisehe Variante dieser auf, oder besteht aus diesem M0O3, W0O3 , Re03 , Alln02 oder InSn02.

[00021] Diese Materialien s nd wegen der ihnen eigenen Austrittsarbeit besonders fü eine Verwendung in dem n-Gebiet einer Ladungsträgerpaarerzeugungsschicht folge geeignet .

Beispielsweise weisen sie die folgenden Austrittsarbeiten auf


[00022] In einigen Ausführungsformen weist das p-Gebiet wenigstens eines der olgenden Materialien oder eine

stöchiometrische Variante dieser auf , oder besteht aus diesem Co02, BaCuSF, BaCuSeF, BaCuTeF , NiO, CuA102 , CuGa02 , Culn02 , Cu20, ZnCo204 , Z h2Ü4 , ZnIr2C>4 , SrCu202 , LaCuOS , LaCuOSe, LaCuOTe .

[00023] Diese Materialien sind wegen der ihnen eigenen Austrittsarbeit besonders für eine Verwendung in dem p-Gebiet einer Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge geeignet .

Beispielsweise weisen sie die folgenden Austrittsarbeiten auf


1. Die genannten Materialien für das n-Gebiet und das Gebiet sind transparente anorganische Halbleiter .

Vorteilhafterweise lassen sie sich bei Substrat- Temperaturen von weniger als 100°C auf die übrigen

Schichten des organischen optoelektronischen Bauelements abscheiden. Insbesondere wird damit während der

Herstellung des Bauelements eine Beschädigung von

organischen Materialien vermieden.

2. In einigen Ausführungsformen weist das organische optoelektronische Bauelement eine an die Schichtstruktur angrenzende aktive Schicht auf . Dabei erfolgt die

Anordnung vorzugsweise derart , dass das n-Gebiet an einen organischen Elektronenleiter bzw. das p-Gebiet an einen organischen Löcherleiter angrenzt .

3. In einigen Ausführungsformen weist die aktive Schicht ein elektrolumineszentes Material auf . Das organische optoelektronische Bauelement ist beispielsweise als OLED ausgestaltet .

4. In einigen Ausführungsformen ist die Schichtstruktur zwischen einer ersten aktiven Schicht und einer zweiten aktiven Schicht angeordnet . Damit kann ein organisches optisches Bauelement mit mehreren getrennten aktiven Schichten , d.h. funktionell unabhängigen Schichten, bereitgestellt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[000241 Verschiedene Ausführungsbeispiele des organischen optoelektronischen Bauelements werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert . In den Figuren geben die erste (n) Ziffer (n) eines Bezugszeichens die Figur an, in denen das Bezugzeichen zuerst verwendet wird. Die gleichen Bezugszeichen werden für gleichartige oder gleich wirkende Elemente bz .

Eigenschaften in allen Figuren verwendet . Es zeigen:

Fig. la eine schematische Darstellung eines ersten

Ausführungsbeispiels einer

Ladungs rägerpaarerzeugungsschichtfolge

Fig. lb eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbe is ie1s einer

Ladungsträgerpaarerzeugungsschientfolge;

Fig. 2a eine schematische Darstellung der Energieniveaus in einer Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ohne angelegter

Spannung ;

Fig. 2b eine schematische Darstellung der Energieniveaus in der Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit angelegter

Sperrspannung ;

Fig. 2c eine schematische Darstellung der Energieniveaus in einer Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ohne angelegter

Spannung ;

Fig . 2d eine schematische Darstellung der Energieniveaus in der Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge gemäß dem zweiten Ausführungsbeispie1 mit angelegter Sperrspannung ;

Fig. 2e eine schematische Darstellung der Energieniveaus in der Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge mit einem lochleitenden und einem elektronenleitenden transparenten anorgan.isehen Halbleitermaterial

Fig. 3a eine schematische Darstellung eines ersten

Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen

Bauelements;

Fig. 3b ein Ersatzschaltbild für das erste

Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements aus Fig . 3a;

Fig . 4 eine schematische Darstellung eines zweiten

Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen

Bauelements und

Fig . 5 eine schematische Darstellung eines dritten

Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen

Bauelements .

LADUNGSTRÄGER PAARE RZEUGUNGSS SCHICHTFOLGE

[00025] Fig. la und Fig. lb zeigen eine schematische

Darstellung eines ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiels einer Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100.

[00026] Die Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 weist in unterschiedlichen Ausgestaltungen eine Schichtfolge von transparenten anorganischen Halbleitermaterialien auf . In dem in der Fig. la dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 als eine

Schichtfolge einer elektronenleitenden ersten Halbleiterschicht 102 und einer löcherleitenden zweiten

Halbleiterschicht 104 ausgestaltet . Die erste

HalbleiterSchicht 102 wird auch als n-Gebiet bezeichnet . Die zweite HalbierterSchicht 104 wird auch als p-Gebiet

bezeichnet .

[00027] Das n-Gebiet kann unterschiedliche transparente anorganische Halbleitern aufweisen oder aus ihnen bestehen. Es eignen sich beispielsweise Metalloxide , wie etwas M0O3 , W0O3 oder ReÜ3 , die thermisch verdampfbar sind und daher während eines Herste llprozesses auch auf organische

Halbleiterschich en aufgedampft werden können . Ebenso sind elektronenleitende Delafossite , wie AlInC>2 geeignet , die mittels gepulster Laserdeposition auf organische oder

anorganische Schichten aufgebracht werden können. Auch

Indiumzinnoxid (Indium Tin Oxide bzw. ITO) ist als Material für den n-Bereich geeignet . ITO wird bereits in Zusammenhang mit organischer Elektronik verwendet und kann beispielsweise mittels eines Sputtervorgangs aufgebracht werden. Schließlich können auch viele weitere , beispielsweise in Zusammenhang mit transparenten Elektroden bekannte TCOs für den n-Bereich verwendet werden .

[00028] Auch das p-Gebiet kann unterschiedliche transparente anorganische Halbleiter aufweisen oder aus ihnen bestehen . Es eignen sich beispielsweise Materialien wie BaCuSF, BaCuSeF, BaCuTeF, die bei Raumtemperatur mit gepulster Laserdeposition abgeschieden werden können . Auch Oxide, wie beispielsweise NiO können bei Raumtemperatur, etwa mit Laserdeposition auf einen organischen SchichtStapel aufgebracht werden . Ebenfalls sind lochleitende Cu-haltige Delafossite geeignet, wie etwa Cu 02 , wobei M eine trivalentes Kation ist, etwa AI , Se, Ga In, oder auch C Ü2 , CuYi_xCAx02 bzw. CuCr1_xMgx02. Diese können durch gepulste Laserdeposi ion oder mittels Sputtermethoden

abgeschieden werden . Auch Zinkoxid-Verbindungen sind geeignet . So kann beispielsweise Znf^G^ verwendet werden, wobei M aus der Gruppe Co, Rh, Ir ausgewählt sein kann . Diese Verbindungen können bei Raumtemperatur, beispielsweise mit gepulster

Laserdeposition abgeschieden werden. Auch SrCU202 , LaCuOS, LaCuOSe oder LaCuOTe können für das p-Gebiet als anorganische Halbleiter verwendet werden . Ebenso sind dotierte Materialien, wie etwa Mg-dotiertes CuCrÜ2 denkbar .

[ 00029 ] Zwischen der ersten Halbleiterschicht 102 und der zweiten Halbleiterschicht 104 ist eine Grenzfläche 106

ausgebildet . An der Grenzfläche 106 bildet sich ein

Potentialsprung bzw. eine eingebaute Spannung . Der

Potentialsprung bzw. die eingebaute Spannung ist mit einem intrinsischen elektrischen Feld E assoziiert . Zusätzlich kann an das Bauteil noch eine externe Spannung angelegt werden, die zum Teil über der Grenzfläche 106 abfallen kann und ebenfalls zum elektrischen Feld beitragen kann .

[ 0003 0 ] In Nähe der Grenzfläche 106 kann spontan ein

Ladungsträgerpaar bzw. Elektron-Loch Paar 108 entstehen .

Soweit das Ladungsträgerpaar 108 in der zweiten

Halbleiterschicht 104 entsteht , kann das Elektron die

Grenzfläche 106 durchqueren und so einen freien Zustand in der ersten Halbleite schicht 102 besetzen. In der zweiten

Kalbleiterschicht 104 verbleibt zunächst ein unbesetzter

Zustand in Form des Lochs . Diese Trennung der Ladungsträger geschieht unter dem Einfluss des elektrischen Feldes an der Grenzfläche , die gleichzeitig die sofortige Rekombination des Elektro -Loc -Paares verhindert . Unter Anlegen einer externen Spannung können dann die Elektronen und Löcher zur Anode bzw. Kathode abgeführt v/erden .

[00031] Der Übergang des Elektrons über die Grenzfläche kann durch verschiedene Prozesse passieren. So kann der Transfer durch einen Tunnelprozess geschehen oder durch Hüpfprozesse über Grenzflächenzustände die nahe der Bandlücke der

Halbleiter im n- und p-Gebiet liegen. Die Transferprozesse können isoenergetisch sein oder thermisch aktiviert unter Beteiligung von Phononen. Diese Prozesse werden nachfolgend anhand der Energieniveaus eines solchen Systems beschrieben.

[00032] In dem in Fig. 1b dargestellten zweiten

Ausführungsbeispiel ist zwischen der ersten Halbleiterschicht 102 und der organischen Halbleiterschicht 104 eine geeignete Zwischenschicht 110 (interlayer) angeordnet. Die

Zwischenschicht 110 dient beispielsweise als

Potentialbarriere und/oder als Barriere zur Vermeidung von Interdiffusionsprozessen bzw, von chemischen Reaktionen zwischen der zwischen der ersten Halbleiterschicht 102 und der organischen Halbleiterschicht 104. Sie weist beispielsweise ein Material aus der Klasse der Phtalocyanine bspw. H2PC , CuPc oder ZnPc, nichtleitfähige transparente Oxide, wie

beispielsweise Si02 , T1O2 , AI2O3 , Nitride, wie beispielsweise SiN, Dielektrika, dünne Metallfilme {z.B. Ag oder AI) oder halb- isolierendes ZnO auf . Mit Hilfe der Zwischenschicht 110 kann die Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100

hinsichtlich der Spannungsfest igkeit stabilisiert werden .

Mittels der Zwischenschicht 110 kann zusätzlich die

Potentialbarriere , insbesondere die Breite der

Potentialbarriere , zwischen der ersten HalbleiterSchicht 102 und der zweiten Halbleiterschicht 104 gestaltet werden . So kann beispielweise die Stärke eines entstehenden Tunnelstroms beeinf lusst werden. Die Zwischenschicht 110 kann auch die Aufgabe haben , durch Veränderung der Grenzflächendipole den Potentialsprung zwischen n- und p-Gebiet günstig zu

beeinflussen oder auch dazu dienen, Zustände in der Bandlücke der transparenten Halbleiter zu erzeugen und dadurch die

Ladungstrennung in der LadungsträgerpaarerzeugungsSchichtfolge 100 zu erleichtern.

ENERGIENIVEAUS IN DER

LADUNG STRÄGERPAARERZEUGUNGS SCHI CHT FOLGE

[00033] Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung der

Energieniveaus in der Ladungsträgerpaarerzeugungsschientfolge 100 ohne angelegte Spannung . Die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 weist die erste Halbleiterschicht 102 als n-Gebiet und die zweite

Halbleiterschicht 104 als p-Gebiet auf. Dargestellt sind in der Fig. 2a die Energieniveaus in der ersten Halbleiterschicht 102 und der zweiten Halbleiterschicht 104. Angegeben sind jeweils das Leitungsband 200 und das Valenzband 202 der ersten Halbleiterschicht 102 und der zweiten Halbleiterschicht 104. Das Leitungsband 200 gibt den Energiebereich an, in dem der Ladungstransport vorwiegend durch Elektronen geschieht . Das Valenzband 202 gibt den Energiebereich an, in dem der

Ladungstransport vorwiegend durch Löcher geschieht . Zwischen Leitungsband 200 und Valenzband 202 befindet sich eine

Bandlücke , die groß genug ist , damit die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 in dem von einem sie umfassenden, organischen optoelektronische Bauelement emittierten oder detektierten Spektralbereich im Wesentlichen transparent ist . Beispielsweise ist für das Spektrum des sichtbaren Lichts die Bandlücke größer als 3 eV. Eine

Bandlücke der ersten Halbleiterschicht 102 kann sich dabei von einer Bandlücke der zweiten Halbleiterschicht 104

unterscheiden .

[00034] Die erste Halbleiterschicht 102 weist ein niedrigeres Valenz- und Leitungsband als die zweite Halbleiterschicht 104 auf . An der Grenzfläche 106 gehen die Energieniveaus durch freie Ladungsträger oder mögliche Dipolbildungen

kontinuierlich ineinander über . Eine Grenzflächenspannung bzw. ein Poten ialsprung oder eine eingebaute Spannung wird

ausgebildet . Diese Grenzflächenspannunug (built- in voltage) ist assoziiert mit einem intrinsischen elektrischen Feld . Die Fermi -Niveaus gleichen sich an und es entsteht ein Transfer von freien Ladungsträgern . Im Fall von dotierten Schichten kann so eine Ausbildung einer Verarmungszone hervorgerufen werden. Es kommt zu einer Bandverbiegung an der Grenzfläche 106. Dabei liegt das Niveau des Leitungsbands 200 in der ersten Halbleiterschicht 102 in Nähe oder unterhalb eines

Permi -Niveaus 204 , während das Leitungsband 200 in der zweiten Halbleiterschicht 104 in Nähe oder oberhalb des Fermi-Niveaus 204 liegt . Lediglich im n-Gebiet sind damit Zustände im

Leitungsband 200 besetz . Das n-Gebiet ist elektronenleitend.

[00035] Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung der

Energieniveaus in der Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 bei einer angelegten Sperrspannung . Die Sperrspannung ist mit einem elektrischen Feld E verbunden . Aufgrund der

Sperrspannung verschieben sich die Energieniveaus in den

Halbleiterschichten, indem sie aufgrund des Spannungsabfalls über die Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 geneigt werden . An der Grenzfläche 106 entsteht so ein Bereich, in dem Leitungsband 200 der ersten Halbleiterschicht 102 gleiche Werte annimmt wie das Valenzband 202 der zweiten

Halbleiterschicht 104. Durch Quantenfluktuationen kann sich in an der Grenzfläche 106 in der zweiten Halbleiterschicht 104 ein Ladungsträgerpaar 108 bilden . Das Ladungsträgerpaar 108 besteht aus einem Elektron und einem Loch . Durch die

Bandverbiegung an der Grenzfläche 106 durchquert das Elektron mit einer relativ hohen Wahrscheinlichkeit in einem

Tunnelprozess die Potentialbarriere an der Grenzfläche 106 und besetzt einen freien Zustand in dem Leitungsband 200 der ersten Halbleiterschicht 102. Durch die eingebaute Spannung , bzw. durch eine von außen angelegte Spannung , werden

Ladungsträgerpaare getrennt und die einzelnen Ladungsträger anschließend abtransportiert .

[00036] Das verbleibende Loch wird durch das elektrische Feld E von der Grenzschicht 106 weg aus der zweiten

Halbleiterschicht 104 transportiert . Das Elektron in der ersten Halbierterschicht 102 wird durch das abfallende

Leitungsband 200 von der Grenzschicht 106 wegtransportiert . Im Ergebnis werden unter Anlegen einer Sperrspannung aufgrund intrinsischer Anregungen an der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 zusätzliche freie Ladungsträger bereitgestellt .

[00037] Fig. 2c und Fig. 2d zeigen die eine schematische Darstellung der Energieniveaus in der Ladungsträgerpaar-erzeugungsSchichtfolge 100 gemäß dem zweiten

Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den Fig. 2a und Fig. 2b ist die Zwischenschicht 110 ( interlayer) des zweiten

AusführungsbeiSpiels dargestellt ist . Diese Zwischenschicht sorgt für eine breitere Potentialbarriere zwischen den

Energieniveaus in der ersten Halbleiterschicht 102 und der zweiten Halbleiterschicht 10 . Dadurch wird bei der

Ladungstrennung ein Tunnelprozess durch die Potentialbarriere erforderlich . Ein daraus resultierender Tunnelstrom ist von der Breite der Potentialbarriere abhängig . Durch die

Potentialbarriere wird j edoch gleichzeitig eine Rekombination der Ladungsträger unterdrückt . Eine Trennung der Ladungsträger wird im Ergebnis besser aufrechterhalten, so dass ein

Abtransport der Ladungsträger vereinfacht wird.

[00038] Fig. 2e zeigt eine schematische Darstellung der Energieniveaus in der Ladungserzeugungsschichtfolge mit einem lochleitenden und einem elektronenleitenden transparenten anorganischen Halblei ermaterial . Dabei ist für ein

lochleitendes transparentes anorganisches Halbleitermaterial 206 eine erste Bandkante 210 des Valenzbands und eine darüber liegende zweite Bandkante 212 des Leitungsbands dargestellt . Die erste Bandkante 210 und die zweite Bandkante 212 liegen unterhalb einer ersten Vakuumenergie 214 des ersten

anorganisehen Halbleitermaterials 206.

[00039 ] Daneben ist für das für ein elektronenleitendes transparentes anorganisches Halbleitermaterial 208 eine dritte Bandkante 216 des Valenzbands und eine darüber liegende vierte Bandkante 218 des Leitungsbands dargestellt . Die dritte

Bandkante 216 und die vierte Bandkante 218 liegen unterhalb einer zweite Vakuumenergie 220 des ersten anorganischen

Halbleitermaterials 206.

[ 00040 ] Die erste Bandkante 210 liegt unterhalb der dritten Bandkante 216, so dass das Valenzband des elektronenleitenden transparenten anorganischen Halbleitermaterials 208 über das Valenzband des lochleitenden transparenten anorganischen

Halbleitermaterials 206 liegt, Ebenso ist die erste

Vakuumsenergie 214 geringer als die zweite Vakuumsenergie 220. Auch das Leitungsband des elektronenleitenden transparenten anorganischen Halbleitermaterials 208 überragt das

Leitungsband des lochleitenden transparenten anorganischen Halbleitermaterials 206, so dass die vierte Bandkante 218 oberhalb der zweiten Bandkante 212 liegt.

[00041] Ein Permi -Niveau 222 des Systems liegt zwischen der zweiten Bandkante 212 und der dritten Bandkante 218, Damit sind im lochleitenden transparenten anorganischen

Halbleitermaterial 206 Zustände am Fermi -Niveau 222 mit

Löchern besetzt, während im lochleitenden transparenten anorganischen Halbleitermaterial 206 Zustände am Fermi -Niveau 222 mit Elektronen besetzt sind.

[ 00042 ] Durch Fluktuationen kann beispielsweise in dem lochleitenden transparenten anorganischen Halbleitermaterial 206 ein Elektron aus dem Leitungsband des lochleitenden transparenten anorganischen Halbleitermaterials 206 in den elektronenleitenden transparenten anorganischen

Halbleitermaterials 206 übertreten und dort einen freien

Zustand unterhalb des Fermi -Niveaus 222 besetzten. Die

Wahrscheinlichkeit für eine solche Fluktuation wird wesentlich durch die Austrittsarbeit definiert, d.h. durch die Differenz zwischen der zweiten Bandkante und der ersten Vakuumsenergie 214.

[ 00043 ] Während so im lochleitenden transparenten

anorganischen Halbleiterraaterial 206 ein unbesetzter Zustand, d.h.. ein Loch, verbleibt, wird im elektronenleitenden

transparenten anorganischen Halbleitermaterial 208 ein frei bewegliches Elektron bereitgestellt. Insgesamt werden so über eine Grenzflächenfluktuation Ladungsträger bereitgestellt.

ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMEN S

[00044] Fig. 3a zeigt die schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines organischen

optoelektronischen Bauelements mit einer

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge . Das organische

optoelektronische Bauelement 300 weist eine Anode 302 und eine Kathode 304 auf. Die Anode 302 und die Kathode 304 dienen als Elektroden des organischen optoelektronischen Bauelements 300. Sie sind mit einer externen Stromquelle 306 verbunden.

Zwischen der Anode 302 und der Kathode 304 ist ein

Schichtstapel aus organischen und anorganischen

Halbleitermaterialien angeordnet. Die Anode 302 und die

Kathode 304 weisen jeweils ein elektrisch leitfähiges Material auf, das hinsichtlich seiner optischen Eigenschaften gewählt sein kann. Beispielsweise kann die Anode 302 und/oder die

Kathode 304 aus einem transparenten Material bestehen, das ein Metalloxid, wie ITO und/oder ein transparentes, leitfähiges Polymer enthält oder einen dünnen Metallfilm aufweisen. Ebenso kann wenigstens eine der Anode 302 und der Kathode 304 aus einem hochleitfähigen, reflektierenden Material bestehen, das beispielsweise ein Metall, etwa Aluminium, Silber, Platin, Kupfer oder Gold, oder eine Metalllegierung enthält.

[00045] Über die Anode 302 werden Löcher in den Schichtstapel injiziert, während über die Kathode 304 Elektronen in den Schichtstapel injiziert werden. Gleichzeitig liegt zwischen der Anode 302 und der Kathode 304 ein elektrisches Feld 1 an. Das elektrische Feld E bewirkt, dass aus der Anode 302

injizierte Löcher durch den Schichtstapel in Richtung der Kathode 304 wandern. Aus der Kathode 304 injizierte Elektronen wandern unter Einfluss des elektrischen Feldes E in Richtung der Anode 302.

[00046] Der Schichtstapel weist eine Reihe unterschiedlicher funktioneller Schichten auf. Unmittelbar auf der Anode 302 ist eine lochtransportierende Schicht 308 aufgebracht. In einigen Ausführungsbeispielen ist auch eine Folge mehrerer

lochtransportierender Schichten vorgesehen. Auf der

lochtransportierenden Schicht 308 ist eine erste aktive

Schicht 310 aufgebracht. Die lochtransportierende Schicht 308 dient dem Transport von aus der Anode 302 injizierten Löchern in die erste aktive Schicht 310. Sie kann beispielsweise ein p-dotiertes leitfähiges organisches oder anorganisches

Material aufweisen. Für die p-Dotierung kann jedes geeignetes Material verwendet werden. Beispielsweise kann die

lochtransportierende Schicht ein organisches

Lochleitermaterial (z . B. alpha-NPD) sein, das mit Wolframoxid oder eine Molybdänoxid dotiert ist.

[00047] Weil der Ladungsträgertransport in organischen

Halbleitern vorwiegend durch Hüpf- bzw. Tunnelprozesse

erfolgt, können sich die Beweglichkeiten von Löchern und

Elektronen erheblich unterschieden. Damit eine

Exzitonenbildung nicht in der Anode 302, sondern insbesondere in der ersten aktiven Schicht 310, stattfindet, kann weiterhin eine eiektronentransport-blockierende Schicht zwischen Anode 302 und der ersten aktiven Schicht 310 vorgesehen sein.

[00048] Der Schichtstapel weist weiterhin eine zweite aktive Schicht 312 auf, die von der ersten aktiven Schicht 310 durch eine Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 getrennt ist. Die zweite aktive Schicht 312 ist von einer

elektronentransportierende Schicht 314 und der darüber

angeordneten Kathode 304 bedeckt. Die

elektronentransportierende Schicht 314 dient dem Transport von aus der Kathode 304 injizierten Elektronen in eine zweite aktive Schicht 312. Sie kann beispielsweise ein n-dotiertes leitfähiges organisches oder anorganisches Material aufweisen.

[00049] Zusätzlich zu den elektronen- und lochleitenden

Schichten und den aktiven Schichten können noch weitere

Hilfsschichten vorhanden sein, beispielsweise zur Abstimmung und Begrenzung des Transportes von Elektronen und Löchern oder von Exzitonen (sogenannte Elektronen-, Loch- und

Exzitonenblocker) .

[00050] Die Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 dient der Bereitstellung von zusätzlichen Ladungsträgerpaaren, indem sie Löcher in Richtung der Kathode 304 und Elektronen in

Richtung der Anode 302 injiziert. Zwischen der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 und der Anode 302 stehen der ersten aktiven Schicht 310 damit mehr Ladungsträger bereit . Ebenso werden der zweiten aktiven Schicht 312 mehr Ladungsträger bereitgestellt . Dies hat zur Folge , dass

vergleichsweise kleine Ströme durch Anode und Kathode fließen können . Anhand des Beispiels einer OLED wird der damit

verbundene Vorteil deutlich . Die Funktion der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 kann anschaulich so beschrieben werden, dass sie mehrere einzelne OLEDs in Form der aktiven Schichten in Reihe verbindet .

[00051] Fig. 3b zeigt ein Ersatzschaltbild für das erste Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements aus

Fig. 3a. Das optoelektronische Bauelement 300 (gestrichelt dargestellt) kann elektrisch im Wesentlichen durch die

Reihenschaltung einer ersten Diode 316 und einer zweite Diode 318 angegeben werden . Dabei repräsentieren die Dioden das nicht -ohmsche, d.h. das nichtlineare Verhalten der organischen Funktionsschichten. Die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschich folge entspricht einem

Element 320 , durch welches ladungsneutral zusätzliche

Ladungsträger innerhalb der Serienschaltung bereitgestellt werden. Dieses kann elektrisch äquivalent durch eine in

Sperrrichtung geschaltete Tunneldiode dargestellt werden.

Durch das intrinsische Bereitstellen von Ladungsträgern können aus der ersten Diode 316 und der zweiten Diode 318 mehrere Photonen pro aus der Stromquelle 306 injizierten

Ladungsträgerpaaren emittiert werden . Insgesamt ist so bei allen Ausführungen die Stromeffizienz , d.h. das Verhältnis von emittierter Strahlung zu eingebrachtem elektrischen Strom {cd/A) des optoelektronischen Bauelements 300 deutlich erhöht . Weil auch mit geringen Strömen in den Elektroden eine hohe Leuchtstärke erzielt werden kann, verringert sich der

Spannungsabfa11 über den flächigen Elektroden (Anode oder Kathode) , Dadurch kann bei großflächigen OLEDs ein besonders homogenes Leuchtbild erzielt werden . Ein weiterer Vorteil des Stapeins der aktiven Schichten ist , dass diese jeweils nur eine geringe Leuchtdichte bereitstellen müssen. Es ergibt sich einerseits eine höhere Leuchtdichte bei gleicher Lebensdauer, bzw. eine höher Lebensdauer bei gleicher Leuchtdichte

gegenüber einem ungestapelten Bauelement . Ein wesentlicher Aspekt für das Stapeln von aktiven Schichten in einer

Schichtfolge ist dabei , dass über die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge genügend Ladungsträger bereitgestellt werden und dass die Absorption der in der aktiven Schicht emittierten Strahlung durch die Verwendung von transparenten anorganischen Halbleitern weitgehend vermieden wird . Gleichzeitig wird durch die hohe Ladungsträgermobiiitat in anorganischen Halbleitern ein geringer Spannungsabfall über die Ladungsträgerpaarerzeugungsschientfolge ermöglicht .

[00052] Im Beispiel der OLED sind sowohl die erste aktive Schicht 310 als auch die zweite aktive Schicht 312

lichtemittierende Schichten. Dazu weisen die erste aktive Schicht 310 und die zweite aktive Schicht 312 jeweils ein organisches Elektrolumineszenzmaterial auf , mittels dem die Bildung von Exzitonen aus Ladungsträgern und ein

anschließender Zerfall unter Emission elektromagnetischer Strahlung hervorgerufen wird. Die Auswahl des

Slektrolumineszenzmaterials 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 Phenylengrup e 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 a der Vinylengruppe

substituiert ;

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

solche Gruppen wie e wa 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 nichtkonj 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 nichtkonj ugierten Oligomeren;

• (xii) Polychinolin und seine Derivate ;

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

substituiert an dem Phenylen mit beispielsweise Alkyl- oder Alkoxygruppen, um Lösiichkeit 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 .

[00053] 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 Polyspxrofluoren-artige Polymere . [00054] Alternativ können anstatt Polymeren kleine organische Moleküle, die über Fluoreszenz oder über Phosphoreszenz emittieren, als die organische Elektrolumineszenzschicht dienen. Zu Beispielen für kleinmolekülige organische

Elektrolumineszenzraaterialien zählen*.

(i) Tris (8-hydroxychinolinato) aluminium, (Alq3 ) ;

(ii) 1, 3 -Bis (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) .

[ 00055 ] Die erste aktive Schicht 310 und die zweite aktive Schicht 312 können jeweils eine weiß-emittierende Schicht sein . Das bedeutet , dass sowohl die erste aktive Schicht 310 als auch die zweite aktive Schicht 312 elektromagnetische Strahlung im gesamten sichtbaren Spektrum emittieren. Durch das Stapeln zweier aktiver Schichten braucht jede der ersten aktiven Schicht 310 und der zweiten aktiven Schicht 312 nur eine geringe Leuchtstärke , wobei trotzdem eine hohe

Leuchtstärke des gesamten optoelektronischen Bauteils 300 erreicht wird . Dabei ist es besonderes vorteilhaft , dass die anorganischen Halbleiter der zwischen den aktiven Schichten angeordneten Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 eine hohe Transparenz im Bereich des sichtbaren Lichts aufweist . In Folge wird eine hohe Lichtausbeute aus dem optoelektronischen Bauteil erzielt .

[ 00056 ] Durch das Vorsehen der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 wird durch die Inj ektion zusätzlicher Ladungsträger in die angrenzenden aktiven Schichten die Ladungsträgerdichte insgesamt erhöht . Beispielsweise rekombinieren in einer OLED in den aktiven Schichten Elektron-Loch- Paare elektrolumineszent . Die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge trennt Ladungsträger wieder und stellt damit Elektron-Loch- Paare für eine zweiten aktive Schicht zur Verfügung . Prozesse , wie beispielsweise die Bildung oder die Dissoziation von Ladungsträgerpaaren oder

Exzitonen, werden verstärkt . Da ein Teil der Ladungsträger in der LadungsträgerpaarerzeugungsSchichtfolge 100, d.h. im organischen optoelektronischen Bauelement 300 selber,

bereitgestellt werden, kann eine geringe Stromdichte an der Anode 302 und der Kathode 304 erreicht werden.

[ 00057 ] Die erste aktive Schicht 310 und die zweite aktive Schicht 312 können auch in zueinander verschobenen Spektren elektromagnetische Strahlung emittieren. So kann

beispielsweise die erste aktive Schicht 310 in einem blauen Farbspektrum Strahlung emittieren, während die zweite aktive Schicht 312 Strahlung in einem grünen und roten Farbspektrum emittiert . Eine solche zweite aktive Schicht 312 wird auch als "Gelb- Funktionsblock" bzw. "yellow building block" bezeichnet . Jede andere gewünschte oder geeignete Aufteilung ist ebenfalls denkbar . Vorteilhaft ist dabei insbesondere , dass eine

Aufteilung nach unterschiedlichen physikalischen und

chemischen Eigenschaften von Emittermaterialien getroffen werden kann . Beispielsweise kann ein oder mehrere f luoreszente Emittermaterialien in der ersten aktiven Schicht 310

eingebracht sein, während ein oder mehrere phosphoreszente Emittermaterialien in der zweiten aktiven Schicht 312

eingebracht sind . Durch die Anordnung der

LadungsträgerpaarerzeugungsSchichtfolge 100 wird bereits eine Trennung der Emittermaterialien erreicht , so das

beispielsweise Degradationen durch Diffusion oder Reaktion von organischen Materialien verhindert wird. Durch das Trennen der Emissionsspektren der beiden aktiven Schichten kann

insbesondere auch ein gewünschter Farbort des

optoelektronische Bauelements eingestellt werden .

[ 00058 ] Ein weiterer Vorteil des Stapeins der aktiven

Schichten ist, dass die Ladungsträgertransport- und

Rekombinationsprozesse der aktiven Schichten voneinander getrennt werden. Beispielsweise müssen bei einer

nichtgestapelten OLED die Ladungsträger in allen

elektrolumineszenten Schichten in festgelegten Anteilen rekombinieren . Das bedeutet wiederum das die Ladungsträger einen Teil der elektrolumineszenten Schichten ohne

Rekombination durchqueren müssen. Eine Veränderung von einer elektrolumineszenten Schicht hat daher auch immer Auswirkung auf die Rekombination in einer anderen. Dieser wechselseitige Einfluss wird durch die Trennung der elektrolumineszenten

Schichten mit einer Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge vorteilhaft unterdrückt.

[00059] Insgesamt bietet der Aufbau eines organischen

optoelektronischen Bauelements mit einer transparente

anorganische Halbleiter enthaltenden

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 die Möglichkeit, besonders leistungsfähige optoelektronische Bauelemente

bereitzustellen.

ZWEITES AUS FÜHRUNGSBEISPIEL DES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS

[00060] Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines organischen

optoelektronischen Bauelements 400. Dabei unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten

Ausführungsbeispiel der Fig. 3a in der Schichtfolge zwischen der Anode 302 und der Kathode 304. Der Schichtstapel des zweiten Ausführungsbeispiels weist eine zweite

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 402 und eine dritte aktive Schicht 404 auf, die zwischen der zweiten aktiven

Schicht 312 und der elektronentransportierenden Schicht 314 angeordnet sind.

[00061] Das organische optoelektronische Bauelement 400 weist damit eine Stapelstruktur aus drei aktiven Schichten auf. Die Stapelstruktur (oder stacked device) kann auch weitere Stapel (stack) aus einer Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge und einer aktiven Schicht aufweisen. Prinzipiell ist es denkbar, eine Struktur mit beliebig vielen Stacks bereitzustellen. Eine Stapelstruktur mit zwei aktiven Schichten wird beispielsweise auch als Tandemstruktur bezeichnet. Ähnliche Strukturen sind beispielsweise aus dem Dokument [1] oder dem Dokument [2] bekannt, die hiermit durch Rückbezug in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen werden.

[00062] Die Stapelstruktur ist insbesondere geeignet, eine OLED bereitzustellen, die weißes Licht emittiert. Dabei ist die Ausführung mit drei verschiedenen Stapeln, wie im Fall des dritten Ausführungsbeispiels , besonders vorteilhaft. So kann beispielsweise ein sogenannter " RGB -Emitter" bereitgestellt werden, in dem je eine aktive Schicht ein rotes, ein grünes oder ein blaues Farbspektrum emittiert. Damit kann ein genauer Farbort des insgesamt emittierten Spektrums eingestellt werden. Durch die Aufteilung in drei aktive Schichten kann beispielsweise jedes verwendete Emittermaterial in eine optisch optimale Position innerhalb des Schichtstapels

eingebracht sein. Dabei können Effekte, wie Absorption

unterschiedlicher Wellenlängen oder Brechungsindizes an

Grenzflächen berücksichtigt sein.

[00063] Es ist selbstverständlich, dass das oben gesagte auch in analoger Weise für ein organisches optoelektronisches

Bauelement 400 gilt, in der wenigstens eine der aktiven

Schichten als Detektor wirkt.

DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DES OPTOELEKTRONISCHEN

BAUELEMENTS

[00064] Fig, 5 zeigt die schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines organischen

optoelektronischen Bauelements 500 mit einer

Ladungsträgerpaarerzeugungsschich folge 100. Das dritte

Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten

Ausführungsbeispiel dadurch , dass lediglich eine aktive

Schicht 310 vorgesehen ist . Diese ist zwischen der elektronentransportierenden Schicht 314 und der lochtransportierenden Schicht 308 angeordnet . Die

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 ist zwischen der Anode 302 und der lochtransportierenden Schicht 308

angeordnet .

[00065] Durch die Anordnung der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 an der Anode 302 können leichter Ladungsträger, d.h. insbesondere Löcher, in den Schichtstapel eingebracht werden. Dies ist besonders geeignet, um Effekte durch eine Austrittsarbeit des

Anodenmaterials zu unterdrücken, die gegebenenfalls zu einer Hemmung des Transports von Löchern in den SchichtStapel führen können. Die Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 hat damit nicht die Wirkung, zusätzliche Ladungsträger in dem

Schichtstapel bereitzustellen. Vielmehr unterstützt sie beispielsweise den Eintritt von Ladungsträgern von

metallischen Elektroden in organische Materialien des

Schichtstapels. Diese Funktion der

Ladungsträgerpaarerzeugungsschichtfolge 100 kann auch in

Kombination mit den Anordnungen des organischen

optoelektronischen Bauelements des ersten oder zweiten

AusführungsbeiSpiels oder in beliebig anderen

Ausführungsformen verwendet werden,

ABSCHLIESSENDE FESTSTELLUNG

[00066] Das organische optoelektronische 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.

LITERATUR

[00067] In diesem Dokument sind die folgenden

Veröffentlichungen zitiert:

[1] EP 1 983 805 AI ;

[2] Lee , T. et al . "High-efficiency stacked white organic light emitting diodes" : Ap l . Phys . Lett . 92, 043301 (2008)