Phosphoreszierende organische Leuchtdioden ( PHOLED ) sind eine Art organischer Leuchtdiode (OLED), die das Prinzip der Phosphoreszenz verwendet, um höhere interne Wirkungsgrade als fluoreszierende OLEDs zu erreichen. Diese Technologie wird derzeit von vielen industriellen und akademischen Forschungsgruppen entwickelt.
Operationsmethode [ edit ]
Wie alle Typen von OLEDs emittieren phosphoreszierende OLEDs aufgrund der Elektrolumineszenz einer organischen Halbleiterschicht in einem elektrischen Strom. Elektronen und Löcher werden an den Elektroden in die organische Schicht injiziert und bilden Exzitonen, einen gebundenen Zustand des Elektrons und des Lochs.
Elektronen und Löcher sind beide Fermionen mit halb ganzzahligem Spin. Ein Exziton wird durch die coulombische Anziehung zwischen dem Elektron und dem Loch gebildet und kann abhängig von den Spinzuständen dieser beiden gebundenen Spezies entweder in einem Singulettzustand oder in einem Triplettzustand vorliegen. Statistisch gesehen besteht eine Wahrscheinlichkeit von 25% für die Bildung eines Singulettzustands und von 75% für die Bildung eines Triplettzustands. [2][3] Der Zerfall der Exzitonen führt zur Erzeugung von Licht durch spontane Emission.
Bei OLEDs, die nur fluoreszierende organische Moleküle verwenden, ist der Zerfall von Triplett-Exzitonen durch Auswahlregeln quantenmechanisch verboten, was bedeutet, dass die Lebensdauer von Triplett-Exzitonen lang ist und die Phosphoreszenz nicht ohne weiteres beobachtet werden kann. Es ist daher zu erwarten, dass bei fluoreszierenden OLEDs nur die Bildung von Singulett-Exzitonen zur Emission von Nutzstrahlung führt, wodurch die interne Quanteneffizienz (der Prozentsatz der gebildeten Exzitonen, die zur Emission eines Photons führen) theoretisch begrenzt wird, von 25%. [4]
Phosphoreszierende OLEDs erzeugen jedoch Licht sowohl von Triplett- als auch von Singlet-Exzitonen, so dass die interne Quanteneffizienz solcher Geräte nahezu 100% erreichen kann. [5] [19659006DieswirdüblicherweisedurchDotiereneinesWirtsmolekülsmiteinemmetallorganischenKomplexerreichtDieseenthalteneinSchwermetallatomimZentrumdesMolekülsbeispielsweisePlatin[6] oder Iridium, von denen der grün emittierende Komplex Ir (mppy) 3 nur eines von vielen Beispielen ist. [1] The Die große Spin-Bahn-Wechselwirkung, die das Molekül aufgrund dieses Schwermetallatoms erfährt, erleichtert das Intersystem Crossing, einen Vorgang, der den Singlet- und Triplett-Charakter angeregter Zustände mischt. Dies verringert die Lebensdauer des Triplett-Zustands, [7][8] so dass Phosphoreszenz leicht beobachtet werden kann.
Anwendungen [ edit ]
Aufgrund ihrer potenziell hohen Energieeffizienz werden PHOLEDs im Vergleich zu anderen OLEDs für den möglichen Einsatz in Großbildschirmen wie z Computermonitore oder Fernsehbildschirme sowie allgemeine Beleuchtungsbedürfnisse. Eine mögliche Verwendung von PHOLEDs als Beleuchtungsgeräte ist die Abdeckung von Wänden mit großflächigen PHOLED-Lichtpaneelen. Dadurch könnten ganze Räume gleichmäßig leuchten, anstatt Glühlampen zu verwenden, die das Licht ungleichmäßig im Raum verteilen. Das Energieministerium der Vereinigten Staaten hat das Potenzial für massive Energieeinsparungen durch den Einsatz dieser Technologie erkannt und hat daher 200.000 US-Dollar für Aufträge zur Entwicklung von PHOLED-Produkten für allgemeine Beleuchtungsanwendungen vergeben. [9]
Challenges [ edit ]
Ein Problem, das derzeit die Verbreitung dieser hoch energieeffizienten Technologie behindert, ist die Tatsache, dass die durchschnittliche Lebensdauer von roten und grünen PHOLEDs oft Zehntausende von Stunden länger ist als die von blauen PHOLEDs. Dies kann dazu führen, dass Anzeigen viel früher visuell verzerrt werden, als dies für ein kommerziell praktikables Gerät akzeptabel wäre. [ Zitat erforderlich ]
Referenzen [ ] 19659024] ^ a b Yang, X .; Neher, D .; Hertel, D .; Daubler, T. (2004). "Hocheffiziente Einschicht-Polymerelektrophoreszenzvorrichtungen". Advanced Materials . 16 (2): 161. doi: 10.1002 / adma.200305621. ^ Brown, A. R .; Pichler, K .; Greenham, N. C .; Bradley, D. D. C .; Freund, R. H .; Holmes, A. B. (1993). "Optische Spektroskopie von Triplett-Exzitonen und geladenen Anregungen in Poly (p-phenylenvinylen) -Lichtemissionsdioden". Chemical Physics Letters . 210 : 61–66. doi: 10.1016 / 0009-2614 (93) 89100-V. ^ Baldo, M. A .; O'Brien, D. F .; Thompson, M. E .; Forrest, S. R. (1999). "Excitonisches Singulett-Triplett-Verhältnis in einem halbleitenden organischen Dünnfilm". Physical Review B . 60 (20): 14422–14428. doi: 10.1103 / PhysRevB.60.14422. ^ Tsutsui, T .; Yang, M.-J .; Yahiro, M .; Nakamura, K .; Watanabe, T .; Tsuji, T .; Fukuda, Y .; Wakimoto, T .; Miyaguchi, S. (1999). "Hohe Quanteneffizienz in organischen lichtemittierenden Geräten mit Iridium-Komplex als Triplett-Emissionszentrum". Japanisches Journal für angewandte Physik . 38 : L1502 – L1504. doi: 10.1143 / JJAP.38.L1502. ^ Adachi, C .; Baldo, M. A .; Thompson, M. E .; Forrest, S. R. (2001). "Nahezu 100% interne Phosphoreszenz-Effizienz in einer organischen Licht emittierenden Vorrichtung". Journal of Applied Physics . 90 (10): 5048. doi: 10.1063 / 1.1409582. ^ Baldo, M. A .; O'Brien, D. F .; Sie, Y .; Shoustikov, A .; Sibley, S .; Thompson, M. E .; Forrest, S.R. (1998). "Hocheffiziente phosphoreszierende Emission von organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen". Nature . 395 (6698): 151. doi: 10.1038 / 25954. ^ Baldo, M. A .; Lamansky, S .; Burrows, P. E .; Thompson, M. E .; Forrest, S. R. (1999). "Grüne organische Leuchtdioden mit hohem Wirkungsgrad auf der Basis von Elektrophosphoreszenz". Applied Physics Letters . 75 : 4. doi: 10.1063 / 1.124258. ^ O'Brien, D. F .; Baldo, M. A .; Thompson, M. E .; Forrest, S. R. (1999). "Verbesserte Energieübertragung in elektrophosphoreszierenden Geräten". Applied Physics Letters . 74 (3): 442. doi: 10.1063 / 1.123055. ^ "UDC erhielt zwei Abteilungen für Energiebeihilfen für weiße OLED-Forschung". Gesellschaft für Informationsanzeige. Nach dem Original am 28. Juli 2011 archiviert . 28. Juli 2010 abgerufen.
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