Optische Methoden zur Verbesserung der Effizienz und des Abstrahlungsverhaltens von organischen Leuchtdioden

Die Effizienz organischer Leuchtdioden (OLEDs) ist weiterhin vor allem durch den niedrigen Auskopplungsfaktor limitiert. In dieser Dissertation werden daher die vier folgenden Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz von OLEDs vorgestellt und untersucht: Mittels Nanolithographie werden Gitterstrukturen auf einfache Schichtsysteme aufgebracht sowie ein TiO2-Gitter in die PMMA-Schicht einer OLED-Struktur integriert. Die sich durch Gitterstreuung ergebende Effizienzsteigerung und weiteren Auswirkung auf das Abstrahlungsverhalten werden näher betrachtet und analysiert. Da in der Literatur die doppelbrechenden Brechungsindices von PEDOT:PSS (Poly-3,4-ethylendioxythiophen:Polystyrolsulfonat) bekannt sind, werden die Auswirkungen der Doppelbrechung mit einem angenommenen isotropen Brechungsindex verglichen. Auch bei orientierten Molekülen ist aufgrund der unterschiedlichen Polarisierbarkeit eine Doppelbrechung naheliegend, so dass die Auswirkungen von optisch doppelbrechenden Schichten (Elektronen- (ETL) und Loch-Transportschicht (HTL)) auf die Abstrahlcharakteristik und Effizienz mittels Simulation untersucht und die Ergebnisse mit der Literatur verglichen werden. Einen anderen Ansatz verfolgt die Verwendung von niedrig-brechenden Schichten, bei denen der effektive Brechungsindex der OLED gesenkt und damit Wellenleitermoden vermindert oder durch die Verschiebung zu kleineren Wellenvektoren zu einfacher auskoppelbaren Substratmoden werden. Es werden daher die Auswirkungen einer ETL-, HTL- und Emissionsschicht (EML) (sowie deren Kombinationen) mit einem verringerten Brechungsindex im Vergleich zum Referenz-Schichtsystem mit unveränderten Brechungsindices diskutiert. Hierbei werden zunächst die Ergebnisse der Simulation analysiert und anschliessend die experimentellen Ergebnisse präsentiert. Um die Effizienz von oberseitig emittierenden OLEDs zu steigern, werden auf diese BPhen (4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin) aufgebracht. Zum einen ergibt sich durch diese organische Schicht ein entsprechend hoher Brechungsindex, der die Einkopplung fast aller Wellenleitermoden ermöglicht. Durch die Selbst-Kristallisation ergibt sich zum anderen die Möglichkeit der Streuung und damit eine Auskopplungsmöglichkeit von Wellenleitermoden. Mit dieser Hochindex-Streu-Schicht-Methode wird das Streuvermögen und die Auskopplungseffizienz an selber prozessierten Proben getestet und auch an industriellen OLEDs in Abhängigkeit der Schichtdicke und der Kristallisationszeit analysiert sowie die Änderung des Abstrahlungsverhaltens untersucht