Organische lichtemitterende diodes zijn componenten die niet langer bestaan ​​uit verbindingen die het halfgeleidende materiaal gallium bevatten, maar van zogenaamde organische verbindingen waarin koolstof een hoofdbestanddeel is. In vergelijking met conventionele light-emitting diodes, echter, de helderheid en levensduur van OLED's is momenteel lager, daarom vertegenwoordigen ze een actueel onderzoeksgebied.

Wetenschappers van het MPI-P onder leiding van groepsleider dr. Gert-Jan Wetzelaer (vakgroep prof.dr. Paul Blom) hebben nu een nieuw OLED-concept ontwikkeld. Vandaag de dag, OLED's bestaan ​​uit verschillende flinterdunne lagen. Sommige lagen worden gebruikt om ladingen te transporteren, terwijl andere worden gebruikt om efficiënt elektronen te introduceren in de actieve laag waarin licht wordt gegenereerd. Dus, huidige OLED's kunnen gemakkelijk uit vijf tot zeven lagen bestaan. De onderzoekers hebben nu een OLED ontwikkeld die slechts uit een enkele laag bestaat die via twee elektroden van stroom wordt voorzien. Dit vereenvoudigt de productie van dergelijke OLED's en maakt de weg vrij voor bedrukbare displays.

Met hun eerste prototype, de wetenschappers van Mainz konden aantonen dat ze een helderheid van uitgestraald licht van 10 kunnen genereren, 000 candela/vierkante meter met een spanning van slechts 2,9 volt - dit komt overeen met ongeveer 100 keer de helderheid van moderne schermen. Het bereiken van zo'n hoge helderheid bij deze lage spanning is een record voor huidige OLED's. De onderzoekers konden ook een externe efficiëntie van 19% meten, wat betekent dat 19% van de geleverde elektrische energie wordt omgezet in licht dat naar buiten komt in de richting van de kijker. Ook met deze waarde het OLED-prototype kan concurreren met de huidige OLED's die uit vijf of zelfs meer lagen bestaan.

Bij continu bedrijf, de onderzoekers konden een zogenaamde LT50-levensduur van bijna 2000 uur meten bij een helderheidsequivalent van tien keer die van moderne beeldschermen. Binnen deze tijd, de initiële helderheid is gedaald tot 50% van zijn waarde.

"Voor de toekomst, we hopen het concept nog verder te kunnen verbeteren en zo een nog langere levensduur te realiseren. Dit betekent dat het concept kan worden gebruikt voor industriële doeleinden, ", zegt Wetzelaer. De wetenschappers hopen dat hun nieuw ontwikkelde enkellaagse concept - d.w.z. de verminderde complexiteit van OLED's - zal bijdragen aan de identificatie en verbetering van de processen die verantwoordelijk zijn voor de vermindering van de levensduur.

De wetenschappers gebruiken een lichtemitterende laag op basis van zogenaamde "Thermally Activated Delayed Fluorescence" (TADF). Dit natuurkundige principe is al tientallen jaren bekend, maar werd ongeveer 10 jaar geleden de focus van OLED-onderzoek, toen in Japan een efficiënte omzetting van elektrische energie in licht werd aangetoond. Vanaf dat moment, onderzoekers hebben gewerkt aan de productie van op TADF gebaseerde OLED's, omdat hiervoor geen dure moleculaire complexen met zeldzame aardmetalen nodig zijn die in de huidige OLED's worden gebruikt.

De onderzoekers hebben hun resultaten nu gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Natuurfotonica .