Polymere Streuschichten zur Lichtauskoppelung aus organischen Leuchtdioden

Polymer-based scattering layers for internal light extraction from organic light-emitting diodes

  • In dieser Arbeit werden hochbrechende polymere Streuschichten sowie deren Anwendung zur internen Lichtauskoppelung aus organischen Leuchtdioden (OLED) untersucht. Dazu wurden diese Streuschichten hergestellt, optimiert, analysiert und simuliert. Die Herstellung von OLED mit polymeren Streuschichten konnte deren Potenzial für eine industrielle Anwendung zur Steigerung der Effizienz bestätigen. Neben den experimentellen Ergebnissen wurde mit dem Aufbau einer hybriden wellen- und strahlenoptischen Gesamtsimulation eine vollständige Beschreibung der optischen Eigenschaften von OLED-Bauteilen mit interner Lichtauskopplung ermöglicht. Auf Basis der Simulationen und experimentellen Ergebnisse lassIn dieser Arbeit werden hochbrechende polymere Streuschichten sowie deren Anwendung zur internen Lichtauskoppelung aus organischen Leuchtdioden (OLED) untersucht. Dazu wurden diese Streuschichten hergestellt, optimiert, analysiert und simuliert. Die Herstellung von OLED mit polymeren Streuschichten konnte deren Potenzial für eine industrielle Anwendung zur Steigerung der Effizienz bestätigen. Neben den experimentellen Ergebnissen wurde mit dem Aufbau einer hybriden wellen- und strahlenoptischen Gesamtsimulation eine vollständige Beschreibung der optischen Eigenschaften von OLED-Bauteilen mit interner Lichtauskopplung ermöglicht. Auf Basis der Simulationen und experimentellen Ergebnisse lassen sich Rückschlüsse auf die ideale Streukonzentration machen, die in einem Bereich von 0.75-0.95 ihr Optimum hat. Der zugehörige maximal theoretische Auskoppeleffizienz liegt dort bei einem Steigerungsfaktor von etwa 2. Weitere Ergebnisse zeigen, dass die Lichtauskoppelung sehr stark von dem effektiven Reflexionsvermögen einer OLED abhängig ist. Dieses konsolidiert alle Absorptionsverluste innerhalb des Schichtstapels in einem Parameter. Mit einer typischen effektiven Reflektivität einer OLED von 80% ergibt sich eine maximale Auskoppeleffizienz von 55%. show moreshow less
  • This work investigates a light extraction technique based on volumetric scattering layers to enhance device efficiency. The focus is on low-cost polymeric materials used as high-refractive-index scattering layers coupled to the organic layers where light emission takes place. The scattering layers were manufactured, optimized, analyzed and simulated. Fabricated OLED devices incorporating polymeric scattering layers for light extraction proved the applicability of this method for enhancing the efficiency for an industrial application. Besides experimental results, a hybrid wave- and ray-optical simulation method was developed to gain a full understanding of OLED devices with internal scatteriThis work investigates a light extraction technique based on volumetric scattering layers to enhance device efficiency. The focus is on low-cost polymeric materials used as high-refractive-index scattering layers coupled to the organic layers where light emission takes place. The scattering layers were manufactured, optimized, analyzed and simulated. Fabricated OLED devices incorporating polymeric scattering layers for light extraction proved the applicability of this method for enhancing the efficiency for an industrial application. Besides experimental results, a hybrid wave- and ray-optical simulation method was developed to gain a full understanding of OLED devices with internal scattering layers. Experimentally and in the simulations we found an ideal haze of the scattering layers in a range of 0.75 -0.95, yielding a maximum theoretical efficiency enhancement of a factor of ~2. In experiments, a somewhat lower gain of 1.5 could be realized due to absorption losses within the scattering layer. The developed theoretical understanding allowed to derive that the effective reflectivity of the OLED stack has a high impact on the total amount of extracted light. The effective reflectivity sums up all absorption and reflection losses within the organic multilayer stack and the reflective electrode in one consolidated optical value. A key finding is, that a reduction of absorption losses has an enormous influence on enhancing total power efficiency of OLED devices. A typical value of an effective OLED reflectivity is around 80%, resulting in a simulated maximum outcoupling efficiency of 55%. show moreshow less

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Metadaten
Author:Daniel Riedel
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-83119
ISBN:978-3-96147-026-6
Series (Volume number):FAU Studien Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (13)
Publisher:FAU University Press
Place of publication:Erlangen
Advisor:Christoph J. Brabec, Wolfgang Brütting
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2017
Embargo Date:2017/03/28
Publishing Institution:FAU University Press
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Date of final exam:2016/06/17
Release Date:2017/03/28
Tag:Organische Leuchtdiode; Planarisierung; Streuschicht
OLED; light extraction; organic light-emitting diode; planarization; scattering layer
SWD-Keyword:Lichtauskopplung; OLED
Pagenumber:150 S.
Note:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-025-9
Institutes:Technische Fakultät / Department Werkstoffwissenschaften
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - Namensnennung-NichtKommerziell-KeineBearbeitung

$Rev: 13581 $