13. Juni 2023

Organische Leuchtdioden - So strahlt das Blau heller und länger

Zweikanalige intra-/intermolekulare Exciplex-Emission ermöglicht effiziente tiefblaue Elektrolumineszenz – Publikation in Science Advances präsentiert neuartige blaue OLEDs - Organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, zeichnen sich durch Energieeffizienz und Flexibilität aus. Doch eine Herausforderung liegt in der Herstellung blauer OLEDs – diesen mangelte es bisher an Leuchtdichte und Stabilität.

Dank eines neuartigen Moleküls sollen blaue OLEDs künftig heller leuchten und weniger schnell verblassen [Bild: Markus Breig, KIT]

Emission innerhalb der Moleküle und zwischen den Molekülen lässt tiefblaue OLEDS effizient und stabil leuchten [Grafik: Zhen Zhang]

Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Shanghai-Universität haben nun eine neue Strategie zum Herstellen effizienter tiefblauer OLEDs entwickelt: Ein eigens hergestelltes neuartiges Molekül ermöglicht bei elektronischer Anregung eine zweikanalige intra-/intermolekulare Exciplex-Emission und erlaubt dadurch tiefblaue Elektrolumineszenz. Die Forschenden berichten in der Zeitschrift Science Advances.



In vielen Smartphones, Tablets und großflächigen Fernsehern stecken bereits organische Leuchtdioden. Sie kommen ohne zusätzliche Hintergrundbeleuchtung aus und sind daher energieeffizient, lassen sich in Dünnschichttechnik kostengünstig herstellen und funktionieren auch auf flexiblen Trägermaterialien, was biegsame Displays und variable Raumbeleuchtungslösungen ermöglicht.

Eine OLED (steht für: organic light-emitting diode) besteht aus zwei Elektroden, von denen mindestens eine transparent ist. Dazwischen befinden sich dünne Schichten aus organischen halbleitenden Materialien. Das Leuchten kommt durch Elektrolumineszenz zustande. Beim Anlegen eines elektrischen Felds werden Elektronen von der Kathode sowie Löcher (positive Ladungen) von der Anode in die als Emitter fungierenden organischen Materialien injiziert. Dort treffen sich Elektronen und Löcher und bilden Elektronen-Loch-Paare. Diese zerfallen anschließend in ihren Ausgangszustand und geben dabei Energie frei, welche die organischen Materialien zur Aussendung von Licht nutzen. Alle Farbtöne werden durch Mischung der drei Farben Blau, Grün und Rot erzeugt.

Warum die Farbe Blau Schwierigkeiten macht
Bisher gibt es für kommerzielle Anwendungen lediglich die Farben Rot und Grün als phosphoreszierende, das heißt länger nachleuchtende OLEDs. Die Farbe Blau gibt es als fluoreszierende OLEDs, die nur kurz leuchten. Bei blauen OLEDs ist es schwierig, hohe Effizienz, hohe Lumineszenz und lange Lebensdauer miteinander zu vereinbaren – die blauen Pixel leuchten schwächer oder verblassen schneller als die grünen und roten Pixel. Forschende am Institut für Organische Chemie (IOC) sowie am Institut für Biologische und Chemische Systeme – Funktionelle molekulare Systeme (IBCS-FMS) des KIT haben nun zusammen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern an der Shanghai-Universität eine neue Strategie zur Herstellung hocheffizienter und stabiler tiefblauer organischer Leuchtdioden entwickelt.

Die Forschenden stellten ein neuartiges Molekül her, bestehend aus Carbazol- und Triazinfragmenten, die über ein Siliziumatom verbunden sind (CzSiTrz). Wenn die Moleküle sich zu Nanopartikeln zusammenlagern, kommt es bei elektronischer Anregung zu einer intramolekularen Ladungstransfer-Emission und einer intermolekularen Exciplex-Lumineszenz, was zu einer zweikanaligen intra-/intermolekularen Exciplex-Emission führt. Bei einem Exciplex handelt es sich um einen elektronisch angeregten Molekülkomplex; seine Emission unterscheidet sich von den Emissionen der angeregten Einzelmoleküle. „Mit der Exciplex-Strategie lässt sich eine tiefblaue Elektrolumineszenz erreichen, weil sich die Energieniveaus der elektronenspendenden Carbazolfragmente und der elektronenaufnehmenden Triazinfragmente unabhängig voneinander einstellen lassen“, erklärt Professor Stefan Bräse vom IOC und IBCS-FMS des KIT.

Neue OLEDs erreichen hohe externe Quanteneffizienz und hohe Leuchtdichte
So gelang es dem Team, tiefblaue OLEDs mit einer rekordverdächtigen externen Quanteneffizienz von 20,35 Prozent zu erzeugen. Die externe Quanteneffizienz gibt das Verhältnis zwischen der bewirkten Strahlungsleistung und der zugeführten elektrischen Leistung an. Zudem erreichen diese OLEDs eine hohe Leuchtdichte von 5 000 Candela pro Quadratmeter (cd/m2). Das wahrnehmbare Blau hat auf der Normfarbtafel der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) die Koordinaten 0,157/0,076. „Die leichte Synthese des Moleküls und die einfache Herstellung der Bauelemente bereiten den Weg für eine neue Generation effizienter und langlebiger tiefblauer OLEDs“, so Bräse.




 
 

Aktuelle JobAnzeigen

Seit 2002 vermittelt on-light JOBS - ON-LIGHT-jobs.com - Das Jobportal im Lighting Business!

Aktuelle Branchennews

LYSABEL S - Ein moderner Klassiker

Klassische Eleganz auf moderne Weise...

Fit für die Zukunft - Modernes Lichtkonzept im Weserstadion

LEDVANCE und Werder Bremen setzen modernes...

CHAPEAUX von Foscarini in neuer Ausführung

Magisches und schwebendes Licht - Die...

Modern und gemütlich - Sammode Leuchten im Gastgewerbe

Die Leuchten des französischen Herstellers...

Halogen-Feeling mit LED-ArcLamps im Graslin-Theater

LED-ArcLamps von ETC verströmen Halogen-typische...

Strahlende Akzente bei Gasper in Köln

Beim Betreten des Gasper Showrooms werden Sie...

LICHT 2025 - Neues Format beim Europäischen Lichtkongress

Vom 31. März bis 2. April 2025 findet der 26....

Die solarbank von IP44 gewinnt den German Design Award 2025

Große Anerkennung für IP44 – die solarbank wurde...

WE-EF ist offizielles Klimaschutz-Unternehmen

Pünktlich zum Jahresstart 2025 und zu seinem 75....

„Pixelwald Wisera“ in der Kunsthalle Bremen

Mit „Pixelwald Wisera“ von Pipilotti Rist...

Artemide design group - Mit neuen Partnern die Zukunft des Lichts gestalten

Artemide ruft die „Artemide design group“ ins...

Produkt des Monats

Anzeige

Produkt des Monats
Februar 2025

SLC COB LED IP67 - Fortschrittliches Standardwerkzeug



Projekt des Monats

Anzeige

Projekt des Monats
Februar 2025

TEXOVERSUM HS Reutlingen – Lichtbandsystem setzt einzigartige Akzente



Im Portrait

Im Portrait

Klares Design mit Innovation vereint



Newsletter

 

 

ON-LIGHT | Licht im Netz®  —  Moritz-Walther-Weg 3  —  D-67365 Schwegenheim  —  info(at)on-light.de  —  www.on-light.de