Polymer LEDs. Inkohärente Lichtquellen SS11. Oliver Thom

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1 Polymer LEDs Inkohärente Lichtquellen SS11 Oliver Thom

2 Übersicht Einführung Materialien Funktionsweise der PLEDs Herstellung Vor- /Nachteile Anwendungen

3 Übersicht Einführung Materialien Funktionsweise der PLEDs Herstellung Vor- /Nachteile Anwendungen

4 Einführung I OLEDs = organic light emitting diodes OLEDs SMOLEDs = small molecule organic LEDs PLEDs = polymer LEDs

5 Einführung II Unterschied liegt in Materialien und Herstellung SMOLEDs: Emitter: small molecules Vakuum-Beschichtung PLEDs: Emitter: Polymere z.b. Spin-Coating

6 Übersicht Einführung Materialien Funktionsweise der PLEDs Herstellung Vor- /Nachteile Anwendungen

7 Materialien I Emitter: LEPs (light emitting polymers) Anforderung an Polymer: Fluoreszierend visible light UV radiation Elektrisch leitend electrical charge +

8 Materialien II Elektrolumineszenz tritt auf bei konjugierten Polymeren

9 Materialien II Elektrolumineszenz tritt auf bei konjugierten Polymeren o o Elektrolumineszenz entdeckt ~1990 (J. Burroughes, Cambridge) am weitesten verbreitet

10 Übersicht Einführung Materialien Funktionsweise der PLEDs Herstellung Vor- /Nachteile Anwendungen

11 Funktionsweise der PLEDs I Einschichtvariante: Aufbau ITO: Indiumzinnoxid o o transparente Anode verantwortlich für Auskoppeleigenschaften

12 Funktionsweise der PLEDs II Einschichtvariante: Lichterzeugung U U U U

13 Funktionsweise der PLEDs III Einschichtvariante: Energieschema E ohne äußere Spannung mit Spannung o o Potentialbarrieren behindern Ladungsträgerinjektion hohe Spannung nötig Ladungsträger können bis zu Elektroden wandern, ohne zu rekombinieren! schlechter Wirkungsgrad

14 Funktionsweise der PLEDs IV Mehrschichtvariante E Anforderungen: o o o spezielle Ladungsträgermobilitäten µ i thermisch stabile Loch-/Elektroneninjektion LEP: d ~ 55nm, il: d ~ 15nm

15 Funktionsweise der PLEDs IV Mehrschichtvariante E o o nahezu alle Löcher und Elektronen rekombinieren in LEP-Schicht! gleichmäßige Loch-/Elektroneninjektion durch HiL+iL bzw. geeignete Kathode

16 Funktionsweise der PLEDs V Farbauswahl: Molekular-Engineering o geschieht durch Manipulation der Seitenketten beliebige Wellenlängen einstellbar Bsp.: Substitution einer Alkylkette durch CF 3 Verschiebung von HOMO und LUMO größere Bandlücke blau-shift

17 Funktionsweise der PLEDs VI Farbauswahl: Beispiele

18 Übersicht Einführung Materialien Funktionsweise der PLEDs Herstellung Vor- /Nachteile Anwendungen

19 Herstellung I Mögliche Verfahren: o Spin-Coating o Blade-Coating o Roller-Printing o Ink-Jet-Printing

20 Herstellung I Mögliche Verfahren: o Spin-Coating o Blade-Coating o Roller-Printing Gängige Verfahren o Ink-Jet-Printing

21 Herstellung II Spin-Coating Auftragen der Lösung Verteilen durch Rotation Lösungsmittel verdampfen + simpel, kostengünstig + gleichmäßige Schichten - hoher Materialverlust - bedingt geeignet für hohe Stückzahlen

22 Herstellung III Spin-Coating o o ITO auf Glas-/Kunststoffsubstrat gedampft/gesputtert Verkapselung gegen Degradation

23 Herstellung IV Ink-Jet-Printing + großflächig anwendbar RGB-full-color-Anwendungen + hohe Auflösung - hohes Kow-How zur Tintenherstellung nötig - ungleichmäßige Emission durch Schichtdickenvariation

24 Herstellung V Spin-Coating vs. Ink-Jet-Printing o Kantenemission und geringere Lebensdauer bei ungleichmäßigen Schichtdicken (Ink-Jet-Printing)

25 Übersicht Einführung Materialien Funktionsweise der PLEDs Herstellung Vor- /Nachteile Anwendungen

26 Vor-/Nachteile I Vorteile + einfache Herstellung und Handhabung + helle, homogen leuchtende Dioden + niedrige Betriebsspannung (U = 2 6V) + hohe Lumenausbeute + lange Lebensdauer + beliebige Emissionswellenlängen + großflächige Displayanwendungen + Displays: blickwinkelunabhängig + dünne, flexible Displays bei Kunststoffsubstraten + Displays ohne Hintergrundbeleuchtung

27 Vor-/Nachteile II Nachteile - Degradation der Lebensdauer durch Feuchtigkeit und Oxidation starre, diffusionsdichte Verkapselung - PLEDs unterschiedlicher Farben haben unterschiedliche Lebensdauern (speziell blau) - problematische Ansteuerung der einzelnen Pixel eines Displays

28 Übersicht Einführung Materialien Funktionsweise der PLEDs Herstellung Vor- /Nachteile Anwendungen

29 Anwendungen I beliebige, flexible Leuchtflächen

30 Anwendungen II Anzeigen, Displays

31 Quellen

32 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

33 Polymer LEDs Inkohärente Lichtquellen SS11 Oliver Thom

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