Het gebruik van organische lichtemitterende diodes (OLED's) heeft zich uitgebreid naar verschillende toepassingen, maar hun efficiëntie blijft nog steeds achter bij anorganische lichtemitterende diodes. In dit onderzoek, een KAIST-team zorgde voor een systematische manier om OLED's te produceren met een externe kwantumefficiëntie (EQE) van meer dan 50 procent met een extern verstrooiingsmedium.

Met eigenschappen die geschikt zijn voor dunne en flexibele apparaten, OLED's zijn populaire lichtbronnen voor displays, zoals mobiele apparaten en tv's van hoge kwaliteit. In recente jaren, er zijn tal van inspanningen geleverd om OLED's toe te passen in verlichting en lichtbronnen voor voertuigen.

Voor dergelijke toepassingen is hoog rendement is van het grootste belang voor het succesvol inzetten van lichtbronnen. Dankzij continu onderzoek en de ontwikkeling van OLED's, hun efficiëntie neemt gestaag toe, en in sommige rapporten is een niveau aangetoond dat equivalent is aan anorganische LED's.

Echter, deze zeer efficiënte OLED's werden vaak bereikt met een macroscopische lens of complexe interne nanostructuren, wat de belangrijkste voordelen van OLED's als betaalbare vlakke lichtbronnen ondermijnt en de stabiele werking ervan in de weg staat, daarmee een beperking op hun commercialisering.

Onder verschillende methoden die bewezen effectief zijn voor OLED-lichtextractie, een team onder leiding van professor Seunghyup Yoo aan de School of Electrical Engineering gericht op de externe verstrooiing gebaseerde aanpak, omdat het vlakke geometrie en compatibiliteit met flexibiliteit kan behouden. Het kan ook op grote schaal tegen lage kosten worden gefabriceerd en veroorzaakt geen interferentie met de elektrische eigenschappen van OLED's.

conventioneel, onderzoek naar het verbeteren van OLED-lichtextractie met behulp van lichtverstrooiing is in veel gevallen empirisch uitgevoerd. Deze keer, het team ontwikkelde een uitgebreide en analytische methodologie om theoretisch structuren te voorspellen die de efficiëntie maximaliseren.

Gezien OLED's met de externe verstrooiingslagen als geheel in plaats van twee afzonderlijke entiteiten, de onderzoekers combineerden de wiskundige beschrijving van de verstrooiingsverschijnselen met het optische model voor lichtemissie binnen een OLED om snel de kenmerken van veel apparaten met verschillende structuren te voorspellen. Op basis van deze aanpak, het team voorspelde theoretisch de optimale combinatie van verstrooiingslagen en OLED-architecturen die tot maximale efficiëntie kunnen leiden.

Na deze theoretische voorspelling, het team produceerde experimenteel de optimale lichtverstrooiingsfilm en verwerkte deze in OLED's met oranje emitters met een hoge mate van horizontale dipooloriëntatie. Als resultaat, het team realiseerde met succes OLED's met een EQE van 56 procent en een energie-efficiëntie van 221 lm/W. Dit is een van de hoogste efficiënties die ooit zijn gerealiseerd voor een OLED-eenheid zonder de hulp van een macroscopische lens of interne lichtextractiestructuren.

Professor Yoo zei:"Er zijn verschillende technologieën ontwikkeld om de efficiëntie van OLED-lichtextractie te verbeteren; niettemin, de meeste van hen hebben nog geen niveau van praktisch gebruik bereikt. Dit onderzoek biedt voornamelijk een systematische manier om een ​​EQE van 50 procent of hoger in OLED's te bereiken, rekening houdend met de beperkingen voor commercialisering. De hier getoonde aanpak kan gemakkelijk worden toegepast op verlichtingsapparaten of sensoren van draagbare apparaten."