Wirtsmaterialien in der OLED-Technologie: Der Kern der Display-Innovation

Wirtsmaterialien im Bereich der organischen Leuchtdioden (OLEDs) sind eine der grundlegenden Komponenten, die den Kern von OLED-Displays und Beleuchtungssystemen bilden. Die Effizienz und Leistung von OLED-Bauteilen hängt maßgeblich von der Entwicklung der Emitter- und Wirtsmaterialien ab. Diese Materialien, in der Regel organische Materialien, spielen eine entscheidende Rolle in den Emissionsschichten von OLEDs, wo sie die lichtemittierenden Moleküle oder Dotierstoffe beherbergen. Die molekulare Architektur der Wirtsmaterialien ist so konzipiert, dass sie eine effiziente Energieübertragung zu den Emittern ermöglicht.

Die wichtigsten Eigenschaften von Wirtsmaterialien für fluoreszierende und phosphoreszierende OLEDs

• Chemische und thermische Stabilität: Die Wirtsmaterialien sollten chemisch stabil sein, was häufig durch die Verwendung stabiler chemischer Strukturen wie Carbazol- und Phosphinoxidderivate erreicht wird. Eine hohe thermische Stabilität ist wichtig, um die Leistung der Geräte über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. Die thermische Stabilität ist häufig durch eine hohe Zersetzungstemperatur (Td > ^400oC) und eine hohe Glasübergangstemperatur (Tg > ^100oC) gekennzeichnet.
  
• Morphologische Stabilität: Eine stabile amorphe Morphologie ist wichtig, um Phasentrennung und Kristallisation zu verhindern, die die Leistung der Geräte beeinträchtigen können. Die Wirte müssen stabile und gleichmäßige Filme mit einer Oberflächenrauhigkeit von weniger als 1,0 nm bilden, um Leckströme zu verhindern. Diese Stabilität muss auch nach dem thermischen Tempern bei der Herstellung der Bauelemente erhalten bleiben.
  
• Löslichkeit: Die Wirtssubstanzen sollten in Alkohol oder aromatischen Lösungsmitteln löslich sein, um den Prozess der Lösungsbeschichtung zu erleichtern. Eine gute Löslichkeit gewährleistet eine gleichmäßige Filmbildung und eine ausreichende Dicke der emittierenden Schicht.
  
• HOMO/LUMO-Niveaus: Die Wirte sollten geeignete LUMO- (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) und HOMO-Niveaus (Highest Occupied Molecular Orbital) aufweisen, um eine effiziente Ladungsinjektion und einen effizienten Transport zu ermöglichen. Tiefe LUMO-Niveaus und angepasste HOMO-Niveaus bei Injektions- und Transportmaterialien sind entscheidend für eine hohe Effizienz.

• Triplett-Energie (ET): Ein hohes Triplett-Energieniveau ist notwendig, um eine Rückübertragung von Energie vom Dotierstoff auf den Wirt zu verhindern. Dies gewährleistet eine effiziente Triplett-Entnahme und Emission von den Dotiermolekülen. Für blaue und grüne TADF-Emitter ist in der Regel eine ET von etwa 3,0 eV wünschenswert.
  
• Photolumineszenz-Quantenausbeute: Die Wirte sollten eine hohe Photolumineszenz-Quantenausbeute (>95%) des Dotierstoffs unterstützen, um die Lichtausbeute des Bauelements zu maximieren.
  

• Kosteneffizienz: Die Synthese von Wirtsmaterialien sollte kosteneffektiv sein und weniger Schritte und leicht verfügbare Ausgangsmaterialien erfordern. Modifikationen bestehender Materialien, wie die Umwandlung von mCP in mCPCN, können eine bessere Leistung bei ähnlichen Kosten erzielen.
  
• Einfache Synthese und die Struktur: Materialien, die leicht synthetisiert und gereinigt werden können, werden bevorzugt, um Konsistenz und Skalierbarkeit bei der Herstellung zu gewährleisten. Auch die Strukturen dieser Materialien sollten so einfach wie möglich sein, um die oben genannten Eigenschaften zu gewährleisten. Aus diesem Grund werden in OLEDs meist kleine Moleküle verwendet (z.B. CBP, mCBP und mCP auf Carbazolbasis).
  

Effizienz und Stabilität: Wirtsmaterialien müssen ein Gleichgewicht zwischen Effizienz und Betriebsstabilität herstellen. Hohe externe Quanteneffizienzen (EQE) und Stromeffizienzen (CE) sind entscheidend für die kommerzielle Lebensfähigkeit.

• Kompatibilität mit Emittern: Die Hosts müssen mit einer Reihe von Emittern kompatibel sein, insbesondere mit den Benchmark-Emittern wie 4CzIPN für Grün und 2CzPN für Blau.

Diese Eigenschaften stellen sicher, dass die Wirtsmaterialien effektiv zur Leistung und Langlebigkeit von OLED-Bauelementen beitragen, wodurch sie sich für praktische Anwendungen in der Display- und Beleuchtungstechnologie eignen.

Verwendung in der OLED-Industrie

Wirtsmaterialien spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Effizienz, des Farbspektrums und der Langlebigkeit von OLED-Geräten. Wirtsmaterialien spielen eine entscheidende Rolle bei OLEDs, insbesondere bei der Verbesserung der Leistung von TADF-Emittern (Thermally Activated Delayed Fluorescence). Ihre Fähigkeit, die Bewegung und den Transfer von Energie innerhalb der OLED-Schichten zu kontrollieren und zu steuern, wirkt sich direkt auf die Leistung des Geräts aus. Von großformatigen Fernsehbildschirmen und Smartphones bis hin zu fortschrittlichen Beleuchtungslösungen ist die Wahl des Trägermaterials der Schlüssel zum kommerziellen Erfolg und zum technologischen Fortschritt von OLED-Produkten.

Arten von Wirtsmaterialien

Aufgrund der Verwendung von Wirtsmaterialien können sie in zwei grundlegende Gruppen unterteilt werden: Fluoreszierende Wirtsmaterialien (für fluoreszierende und TADF-OLEDs) und phosphoreszierende Wirtsmaterialien. Je nach dem Verfahren, mit dem Licht von der Diode emittiert wird, müssen die einzelnen Materialien unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Die im Folgenden beschriebenen Unterscheidungen sind entscheidend für die Optimierung der Leistung und Effizienz der einzelnen OLED-Typen.

Fluoreszierende Wirtsmaterialien

Fluoreszierende OLEDs benötigen in der Regel kein so hohes Triplett-Energieniveau wie phosphoreszierende OLEDs, da sie für die Lichtemission auf Singulett-Exzitonen angewiesen sind. Fluoreszierende OLEDs können auch Wirte mit entweder unipolaren oder leicht bipolaren Ladungstransporteigenschaften verwenden. Das Gleichgewicht des Ladungstransports ist im Vergleich zu phosphoreszierenden OLEDs weniger kritisch. Obwohl thermische Stabilität und eine einheitliche Filmmorphologie wichtig sind, sind die Anforderungen im Vergleich zu phosphoreszierenden OLEDs weniger streng. Eine stabile amorphe Morphologie ist dennoch erwünscht, um Phasentrennung und Kristallisation zu verhindern.

Phosphoreszierende Wirtsmaterialien

Phosphoreszierende OLEDs erfordern Wirtsmaterialien mit hoher Triplett-Energie, um einen effizienten Energietransfer vom Wirt zu den Triplett-Emittern zu gewährleisten und das Löschen von Triplett-Exzitonen zu verhindern. Die Triplett-Energie des Wirtsmaterials muss höher sein als die des Emitters. Bipolare Ladungstransporteigenschaften sind entscheidend für das Gleichgewicht von Löchern und Elektronen in der emittierenden Schicht, was die Rekombinationsleistung verbessert und den Effizienzverlust in phosphoreszierenden OLEDs verringert. Bipolare Wirte tragen besser zu diesem Gleichgewicht bei als unipolare Wirte. Wirtsmaterialien für phosphoreszierende OLEDs müssen eine hohe thermische Stabilität mit einer hohen Glasübergangstemperatur (Tg) aufweisen, um eine Kristallisation zu verhindern und eine stabile Filmmorphologie während des Betriebs des Geräts zu erhalten. Eine Tg von mehr als 100°C wird bevorzugt.

Industrielle Anwendungen von Wirtsmaterialien in der OLED-Technologie

Host-Materialien sind für eine Vielzahl von Anwendungen in der OLED-Industrie von zentraler Bedeutung. Sie sind das Rückgrat der neuesten Generation von OLED-Displays, die in der Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Fernsehern und tragbaren Geräten zu finden sind, wo sie zu leuchtenden Farben und tiefen Schwarztönen beitragen. In der Beleuchtungstechnik ermöglichen diese Materialien die Herstellung von OLED-Panels, die im Vergleich zu herkömmlichen Beleuchtungslösungen nicht nur effizienter, sondern auch dünner und flexibler sind. Die Wahl des geeigneten Trägermaterials – ob fluoreszierende oder phosphoreszierende OLEDs – hat direkten Einfluss auf die Farbwiedergabe, die Energieeffizienz und die Lebensdauer dieser OLED-Anwendungen. Ihre Vielseitigkeit erstreckt sich auch auf spezialisierte Bereiche, wie z.B. Automobildisplays, wo Haltbarkeit und Leistung unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen entscheidend sind. Da die OLED-Technologie weiter wächst und sich diversifiziert, wird die Rolle der Wirtsmaterialien bei der Verschiebung der Grenzen von Innovation und Design in verschiedenen Branchen immer wichtiger.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wirtsmaterialien bei der Herstellung von OLED-Bauteilen unverzichtbar sind. Diese Materialien tragen wesentlich zur Leistung, Effizienz und Qualität von OLED-Displays und Beleuchtungssystemen bei. Als führender Anbieter von OLED-Materialien ist Noctiluca bestrebt, erstklassige OLED-Wirtsmaterialien zu liefern, die den sich entwickelnden Anforderungen des OLED-Materialmarktes gerecht werden und zum Fortschritt der OLED-Technologie beitragen.

Literatur:

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Wichtige von Noctiluca angebotene Wirtsmaterialien

Noctiluca bietet eine breite Palette an hochwertigen Wirtsmaterialien an, die jeweils darauf ausgelegt sind, die Leistung von OLED-Geräten zu verbessern:

• CBP(58328-31-7): weithin bekannt für seine hohe Triplett-Energie und gute thermische Stabilität. Es sorgt für eine effiziente Energieübertragung auf den Gastemitter und einen ausgleichenden Ladungstransport. Wird sowohl in fluoreszierenden als auch in phosphoreszierenden OLEDs verwendet.
• mCBP(342638-54-4): mCBP zeichnet sich durch eine hohe Triplett-Energie und eine verbesserte thermische Stabilität im Vergleich zu CBP aus. mCBP bietet aufgrund seiner effizienten Energieübertragung und Ladungstransporteigenschaften eine verbesserte Leistung und Stabilität der Bauelemente. Wird sowohl in fluoreszierenden als auch in phosphoreszierenden OLEDs verwendet.
• TPBi(192198-85-9): TPBi zeichnet sich durch seine hohe Elektronenbeweglichkeit und gute thermische Stabilität aus, die zu seiner Wirksamkeit in OLEDs beitragen. Es steigert die Effizienz und Stabilität der Geräte. Wird sowohl in fluoreszierenden als auch in phosphoreszierenden OLEDs verwendet.
• PO-T2T(1646906-26-4): Bekannt für seine hohe Elektronenbeweglichkeit und thermische Stabilität, weist PO-T2T eine hohe Triplett-Energie auf, wodurch es sich für verschiedene OLED-Anwendungen eignet. Wird hauptsächlich in TADF-OLEDs verwendet.
• POSTF(1647050-25-6): Weithin bekannt für die Gewährleistung einer effizienten Energieübertragung, Langlebigkeit der Geräte und ausgezeichnete thermische Stabilität. Wird hauptsächlich in phosphoreszierenden OLEDs verwendet.
• DPEPO (808142-23-6): Eines der beliebtesten Wirtsmaterialien mit hoher Triplett-Energie und guter thermischer Stabilität. Wird hauptsächlich in TADF-OLEDs verwendet.

Als Noctiluca erkennen wir die sich entwickelnden Bedürfnisse des Marktes für OLED-Materialien und bieten maßgeschneiderte Lösungen für Host-Materialien. Wenn Sie auf unserer Website nicht finden, wonach Sie suchen, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind gerne bereit, mit Ihnen über maßgeschneiderte Lösungen zu sprechen und darüber, wie wir Ihre speziellen Anforderungen in der OLED-Industrie erfüllen können.