Polymere Leuchtdioden: Entwicklung und Anwendung funktionalisierter Ladungstransport- und Emitter-Materialien

Debeaux, Marc

Organische Leuchtdioden (OLEDs) beruhen auf der Elektrolumineszenz organischer Materialien. Im Jahre 1984 wurde die erste OLED mit einer Betriebsspannung unterhalb von 10 V erstmals patentiert. Später konnte gezeigt werden, dass auch organische Polymere ihren Einsatz in OLEDs finden können. Der Begriff der „Polymeren Leuchtdiode“ (PLED) beschreibt eine OLED, die auf solchen Polymeren beruht. Im Allgemeinen bestehen OLEDs aus zwei Elektroden, einer transparenten Anode, die auf ein Trägersubstrat aufgebracht ist, sowie einer metallischen Kathode. Dazwischen befinden sich verschiedene Funktionsschichten, die eine Gesamtdicke von nur etwa 100 nm ausmachen. Als Funktionsmaterialien sind Ladungstransport-Materialien für den Elektronen- und Lochtransport sowie Emitter-Materialien zu nennen. Die Abscheidung von kleinen Molekülen im Vakuum ermöglicht eine einfache Strukturierung und Stapelung vieler Schichten, erfordert jedoch teure Anlagentechnik. Polymere lassen sich hingegen nicht thermisch verdampfen. Die nasschemische Prozessierung einer mehrschichtigen PLED bei stellt eine große Herausforderung dar. Dieser Umstand macht PLEDs besonders dann interessant, wenn nur sehr wenige (bestenfalls nur eine) Funktionsschichten benötigt werden. In dieser Arbeit werden die Entwicklung und Anwendung funktionalisierter OLED-Materialien vorgestellt, die ihren Einsatz in einschichtigen-PLED Bauteilen finden sollen. Insbesondere zeigen die synthetisierten Ladungstransport-Materialien mit Benzimidazol-Strukturen ein viel versprechendes Anwendungspotenzial, wenn es darum geht, Bauteile mit hohen Effizienzen zu erhalten. Daneben wird auch gezeigt, wie sich bereits bekannte effiziente und langzeitstabile Emitter-Systeme in das in der Arbeit vorgestellte Polymer-Konzept integrieren lassen.

Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs) are based on the electroluminescence of organic materials. In The first OLED with an operating voltage below 10 V was patented in 1984. Later it was demonstrated that organic polymers are also attractive materials for OLEDs. OLEDs that are based on such polymers are known as "Polymeric Light-Emitting Diodes" (PLEDs). In general, an OLED consists of two electrodes: a transparent anode, which is laminated onto a substrate, and a metallic cathode. In between there are different functional layers with a total thickness of about 100 nm. Charge carrier materials for the electron and hole transport and emitting materials serve as these functional materials. The deposition of small molecules by vacuum techniques enables a relatively easy structuring and stacking of multiple layers. However, these processes are expansive. Owing to the fact that polymers are not vaporizable, wet-chemical methods are used instead. However, processing a multiple-stacked device is a challenging task. In particular, this makes PLEDs interesting when only a few (or at best only one) functional layers are required. In this thesis the development and application of functionalised OLED materials for their use in single-layer PLED devices are presented. The developed charge carrier materials with benzoimidazole moieties show a promising application potential for PLEDs with a high efficiency. Furthermore, the integration of common efficient and long-term stable emitting materials into the presented polymer concept is shown.

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Debeaux, Marc: Polymere Leuchtdioden: Entwicklung und Anwendung funktionalisierter Ladungstransport- und Emitter-Materialien. 2010.

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