Page - 32 - in Technologien für das Lichtmanagement in organischen Leuchtdioden

2 Grundlagen vomGrenzwinkel zur Totalreflexion θTotal (sieheAbbildung 2.3.2b)welcher sichzu θTotal=arcsin ( n2 n1 ) mit n2<n1 (2.3.6) ergibt. Für Winkel größer als θTotal wird das Licht an der Grenzfläche also komplett reflektiert. Betrachtet man nun eine OLED, so wird Licht unter allen Winkeln in das Substrat emittiert. Für einGlassubstrat (nGlas≈1,5) ergibt sich z.B. ein Totalreflexionswinkel von θTotal≈41,8°. Demnachwird ein gewisser Anteil desvonderOLEDindasSubstratemittierteLichtamSubstrat/Luft-Übergang totalreflektiert und somit in Richtung OLED-Stack zurück gelenkt. Da die Rückseite (Kathode) einer OLED reflektiv ist (normalerweise Aluminium oder Silber), bildet das Substrat einen Lichtleiter (siehe Abbildung 2.3.2c). Die reflektierten Anteile unterhalb des Winkels zur Totalreflexion (Fresnel- Reflexionen) können vernachlässigt werden, da sie von der metallischen Kathode ebenfalls reflektiert werden und beim nächsten Treffen auf den Substrat/Luft-Übergang zu großen Teilen ausgekoppelt werden können. In die Substratmoden werden überschlägig 30% aller generierten Photonen eingekoppelt und stehen daher nicht für die Emission in Vorwärtsrichtung zur Verfügung. Da diese Verluste außerhalb des eigentlichen OLED-Stacks auftreten,werdensieauchalsexterneVerlustebezeichnet. 2.3.2 GebundeneWellenleitermoden Die aktiven organischen Schichten sowie die transparente ITO-Anode in OLEDs besitzen einen höheren Brechungsindex (nOrganik=1,7-1,9, nITO=1,8-2,1) als die umgebenden Medien wie z.B. das (Glas-) Sub- strat [99, 144, 147, 148]. Da diese Schichten in Summe nur 100-300nm dick sind (vgl. Abb. 2.3.1), kann Licht in diesem Dünnschichtsystem nicht mehr durch die geometrische Optik beschrieben werden, son- dern muss mit Hilfe der Wellenoptik betrachtet werden (OLED-Stack- Dicke dOLED-Stack<Wellenlängeλ). Abbildung2.3.3zeigtdasPrinzipeineseinfachenDünnschichtwellenleiters, ähnlichwie ihnderOLED-Stackbildet.EinWellenleiterkernmitn2wirdvon 32