Organische Leuchtdioden werden heller und stabiler

Wachstum von ultrastabilen und konventionellen Glasen auf der Nanometer-Skala Quelle: Joan Ráfols-Ribe, Paul-Anton Will (idw)

Wissenschaftler der Universitat Autònoma de Barcelona und der Technischen Universität Dresden stellen eine Möglichkeit vor, die Leistungsfähigkeit von OLEDs durch die Formation sogenannter ultrastabiler Glase zu verbessern.

Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind mittlerweile weit genug entwickelt, um erste kommerzielle Produkte erfolgreich im Markt zu etablieren. Um weitere Marktsegmente zu erschließen und insbesondere neue Anwendungsmöglichkeiten (Beleuchtung im Automotiv-Bereich, Mikrodisplays, Head-mounted-Displays, etc.) zu ermöglichen, muss die OLED Technologie in Hinblick auf deren Langzeitstabilität weiterhin verbessert und gleichzeitig die Lichtausbeute maximiert werden. Momentan erreicht man den intrinsischen Fortschritt in der Leistungsfähigkeit einzig durch kontinuierliche Materialentwicklung.

Wissenschaftler der Universitat Autònoma de Barcelona und der Technischen Universität Dresden stellen jetzt eine Möglichkeit vor, die Leistungsfähigkeit von OLEDs durch die Formation sogenannter ultrastabiler Glase zu verbessern. In ihrer gemeinsamen Veröffentlichung erschienen in dem Journal „Science Advances“ mit dem Titel ‘„High-performance organic light-emitting diodes comprising ultrastable glass layers’ layers“ zeigen die Autoren in einer detaillierten Studie, dass sowohl Effizienz als auch Betriebsstabilität für vier verschiedene phosphoreszierende Emitter deutlich erhöht werden konnten (im Mittel > 15% für beide Parameter und alle Materialien). Um diese Ergebnisse zu ermöglichen, wurden die Emissionsschichten als ultrastabile Glase hergestellt. Hierbei handelt es sich um eine Wachstumsbedingung, bei der die thermodynamisch stabilsten amorphen Festkörper entstehen.

Diese Abbildung illustriert das Wachstum von ultrastabilen und konventionellen Glasen auf der Nanometer-Skala und korreliert dieses mit den Eigenschaften von den funktionalen Schichten der organischen Leuchtdioden (OLEDs).

Diese Entdeckung ist insbesondere so bedeutsam, da dieses Konzept weder von einer Weiterentwicklung von Materialien noch einer Optimierung der Bauteilarchitektur Gebrauch macht. Beide genannten sind die konventionellen Ansatzpunkte für Leistungsverbesserungen. Das vorgestellte Konzept kann universell in jedem spezifischen OLED- Schichtstapel untersucht und optimiert werden, was durch die OLED -Industrie gleichermaßen begrüßt werden wird. Insbesondere kann die Entwicklung von TADF Emittern (TADF, engl.: thermally activated delayed fluorescence), welche momentan sehr große Aufmerksamkeit genießt, durch diesen Ansatz weiter vorangetrieben werden. Weiterhin ist es denkbar, dass die positiven Veränderungen durch das Herstellen von ultrastabilen Glasen, welche durch die Wissenschaftler auf Prozesse auf der Nanometerskala zurückgeführt werden konnte, auch auf andere grundlegende physikalische Eigenschaften (z.B. Transport, Ladungsseparation, Energietransfer) übertragen werden können.

Die Forschung, welche die zu diesen Resultaten geführt hat, wurde zum Teil in einem Projekt ‘„Modelling stability of organic phosphorescent light-emitting diodes (MOSTOPHOS)’ “ durchgeführt, welches durch die Europäische Union gefördert wurde (EU Horizon 2020 research and innovation programme, grant agreement no. 646259). Momentan wird dieses Konzept gemeinsam mit der cynora GmbH – ein MOSTOPHOS Partner und eine weltführende Firma in der Entwicklung von TADF Emittern – getestet.

Veröffentlichung: J. Ràfols-Ribé, P.-A. Will, C. Hänisch, M. González-Silveira, S. Lenk, J. Rodríguez-Viejo, S. Reineke, High-performance organic light-emitting diodes comprising ultrastable glass layers. Sci. Adv. 4, eaar8332 (2018).

Quelle: Technische Universität Dresden (idw)