Forschung für lichtstärkere OLEDs OLED-Optimierung auf mikroskopischem Level

Flexible OLEDs erreicht 32 lm/W im Labor
OLEDs sind hervorragende Flächenstrahler, sehr dünn und mechanisch flexibel - allerdings etwas zu lichtschwach. Forscher haben nun interessante Möglichkeiten zur Optimierung aufgezeigt.

Forscher der Universität Augsburg und der University of Southern California haben eine Methode entwickelt, um die makroskopische Abstrahlcharakteristik von bestimmten OLEDs auf mikroskopischem Level zu optimieren. Erhöhte Lichtausbeuten bis Faktor zwei sollen möglich sein.

Die Lichtausbeute organischer LEDs hängt entscheidend von der Orientierung der einzelnen Farbstoffmoleküle in der organischen Schicht ab. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung bilden diese Farbstoffmoleküle mikroskopische Dipole, die hauptsächlich senkrecht zu ihrer Dipolachse emittieren. Die Summe dieser mikroskopischen Emissionen bildet die makroskopische Abstrahlcharakteristik einer OLED. Die beste Lichtausbeute wird dann erzielt, wenn die mikroskopischen Dipolachsen möglichst horizontal zur organischen Filmschicht ausgerichtet sind. Mit den heutigen Fertigungstechniken für organische Schichten in OLEDs ist dies nur teilweise gegeben.

Eine Möglichkeit zur entsprechenden Optimierung gab es bisher nicht, da die Orientierung der einzelnen Farbmoleküle auf mikroskopischer Ebene nicht bestimmbar war. Den Physikern Prof. Wolfgang Brütting und Dr. Tobias Schmidt von der Universität Augsburg ist es zusammen mit Forschern der University of Southern California nun gelungen, diesen fehlenden Parameter zumindest für eine bestimmte Klasse von OLEDs zu bestimmen. Gültig ist ihr Modell für solche OLEDs, deren Farbstoffschicht mit organo-metallischen Iridium-Komplexen dotiert ist.

Ausgenutzt wird hier das Verhalten der Molekül-Komplexe beim Schichtwachstum: Der aliphatische Bereich (Bild 1, grün) richtete sich in Richtung der Filmschichtoberfläche aus. In Kombination mit weiteren Informationen lässt sich so die genaue Orientierung der Moleküle bestimmen.

Laut Brütting werden die Entwickler dieser speziellen Farbstoffe damit in die Lage versetzt, ihre Farbstoffschichten nicht nur untersuchen zu können, sondern auch deutlich effizienter auszulegen. In Fachkreisen geht man davon aus, dass durch gezielte Optimierung der mikroskopischen Dipole eine Steigerung der Lichtausbeute um bis zu Faktor zwei möglich wäre. Insgesamt sei man, so Brütting abschließend, auf dem Weg zu effizienteren und lichtstärkeren OLEDs "einen entscheidenden Schritt weitergekommen."