Institutsbericht 2020
3.4
Institute of Computational Physics
Effizienz- und Lebensdaueruntersuchung von organischen Leuchtdioden
Im Rahmen des Forschungsprojektes TripLED wurden vielversprechende organische Leuchtdioden (OLEDs) von Professor Jang-Joo Kims Gruppe von der Seoul National University untersucht. Mit Hilfe von unterschiedlichen, teilweise neu entwickelten Charakterisierungsmethoden in Kombination mit elektro-optischen 1D-Simulationen konnten mögliche Effizienz- und Lebensdauersteigerungen aufgezeigt werden. M. Regnat, K. Pernstich, B. Ruhstaller Prof. Jang-Joo Kim Gruppe von der Seoul National University, Südkorea SNF 2016–2019
Organische Leuchtdioden (OLEDs) findet man heutzutage in Bildschirmen von Mobiltelefonen, Fernsehern und teilweise in Lampen. Aktuell wird an der nächsten Generation von OLEDs mit sogenannter thermisch aktivierter verzögerter Fluoreszenz (engl. TADF) geforscht, um weitere Steigerungen in der Effizienz bei ausreichender Lebensdauer zu erreichen.
quantitatives elektro-optisches Modell erstellt werden, mit dem die Degradation über die Lebensdauer beschrieben werden kann. Die Abnahme der StromSpannungs-Kennlinien im untersuchten Zeitraum konnte hauptsächlich auf die Zunahme von Fehlstellen (engl. Traps) in den Lochtransportschichten der OLEDs zurückgeführt werden (siehe Abbildung 2).
Im Rahmen dieses Projektes wurden in einem ersten Schritt derartige TADF OLEDs mit Hilfe von unterschiedlichen Charakterisierungsmethoden mit dem Paios-Messsystem [1] und elektro-optischen 1D-Simulationen mit Setfos [2] untersucht. Dadurch konnten verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt werden, um die Effizienz in diesen OLEDs um bis zu 400 % (bei 1000 cd/m2) zu steigern, wie in Abbildung 1 schematisch dargestellt ist.[3] 30
40 30 20
EQE (%)
- 62% After 1 Months After 2 Months After 4 Months
Simulations Measurements
10 0
25
2
4
6
8
Voltage [V] No host TTA
20
Abb. 2: Gemessene und simulierte Strom-Spannungskennlinien der untersuchten TADF OLEDs über die untersuchte Betriebsdauer. Eingefügt die Zunahme der Fehlstellen in den Lochtransportschichten über denselben Zeitraum.
PL quantum yield Emitting dipole orientation S/T energy difference
15 10
0 100
Started
0 Intersystem crossing rate
5
+340%
Trap Density HTL 2 [1/m3]
50
+295%
After 4 Months
60
After 1 Months After 2 Months
Trap Density HTL 1 [1/m3]
Current Density [mA/cm2]
70
Started
Mitwirkende: Partner: Finanzierung: Dauer:
Zusammengefasst konnten wir in diesem Projekt somit zeigen, dass die Kombination von unterschiedlichen Charakterisierungsmethoden mit elektro-optischen 1D-Simulationen ein wichtiges Hilfsmittel sein kann für Effizienz- und/oder Lebensdauersteigerungen von OLEDs.
Fabricated TADF OLED
101
102
103
104
Luminance (cd/m2) Abb. 1: Möglichkeiten die Effizienz (engl. EQE) der untersuchten TADF OLEDs weiter zu steigern. [3]
Literatur: [1] Setfos 5.0, https://www.fluxim.com/setfos-intro/. [2] Paios, CS 4.2, https://www.fluxim.com/paios. [3] Regnat, Markus, et al, Advanced Electronic Materials (2019): https://doi.org/10.1002/aelm.201900804
In einem weiteren Schritt wurden dann hocheffiziente TADF OLEDs auf ihre Lebensdauer untersucht. Dazu wurden diese unter konstantem Strom betrieben und in regelmässigen Abständen charakterisiert. Anhand von diesen Messdaten konnte ein
Zürcher Fachhochschule
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