OLED - Technik

Die Organische Leuchtdiode,

Bei der Organischen Leuchtdiode (OLED = organic light emitting diode) handelt es sich um ein dünnfilmiges Bauelement aus organischen, halbleitenden Materialen. Von der bekannten LED unterscheidet sie sich durch geringere Strom- und Leuchtdichte und erfordert keine kristallinen Materialien, was eine kostengünstigere Produktion ermöglicht. Aufgrund der flexiblen Materialeigenschaften bietet die OLED neue Anwendungsmöglichkeiten für Displays.

Wissenschaftliche Belege über die Elektrolumineszenz in organischen Materialien existieren bereits seit über 50 Jahren, die Entwicklung dieser Technolgie startete aber erst 1987 mit entsprechenden Forschungen von Kodak und Pioneer. Ein erster Durchbruch fand 1990 statt, mit der Entdeckung dass sich bestimmte Polymere für den Einsatz in organischen Leuchtdioden eignen.

Der Aufbau moderner OLEDs besteht aus mehreren organischen Schichten. Auf einer Glasscheibe befindet sich die aus Indium-Zinn-Oxid bestehende Anode, auf diese wird eine Lochleitungsschicht (HTL = hole transport layer) aufgetragen. Je nach Herstellungsmethode wird dazwischen eine Schicht aus PEDOT/PSS aufgebracht, welche die Diffusion von Indium in den Übergang verhindert.

Auf die HTL wird anschließend eine Emitterschicht aufgetragen (EL = emitter layer), die entweder teilweise oder vollständig aus dem Farbstoff Alq3 besteht. Darauf folgt die Elektronenleitungsschicht (ETL = electron transport layer). Nun wird noch eine dünne Schutzschicht aus Lithiumfluorid, Cäsiumfluorid oder Silber zur Verringerung der Injektionsbarriere der Elektronen zwischen Kathode und ETL aufgedampft.

Abschließend wird die Kathode im Hochvakuum aufgedampft. Diese besteht aus einem Metall oder einer Legierung mit geringer Elektronenaustrittsarbeit, wie Calcium, Aluminium, Barium, Ruthenium oder einer Magnesium-Silber-Legierung. Die einzelnen Schichten zwischen Anode und Kathode sind etwa 100-200 nm dick.

Die Kathode injiziert nun die Elektronen, während die Anode die Defektelektronen (Löcher) bereitstellt. Im Idealfall treffen sich beide in der Emitterschicht, wo sie einen gebundenen Zustand namens Exziton bilden. Je nach Bauweise stellt das Exziton selbst den angeregten Zustand des Farbstoffmoleküls dar oder stellt durch seinen Zerfall die Energie zur Anregung des Farbstoffmoleküls zur Verfügung.

Die Farbe des entstehenden Lichts hängt vom Energieabstand zwischen Grundzustand und angeregtem Zustand ab und kann durch Variation der Farbstoffmoleküle nach Wunsch verändert werden. In den neueren OLEDs werden immer effizientere Farbstoffmoleküle eingesetzt.

Im Gegensatz zu LCD-Bildschirmen ist ein OLED-Bildschirm wesentlich flexibler und erlaubt die Verwendung von biegsamen Trägermaterialien. Eine Folie als Bildschirm wäre so beispielsweise möglich. Da zudem keine Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist, sind OLED-Bildschirme wesentlich dünner und energieeffizienter. Auch der Kontrastwert ist um ein vielfaches besser als bei LCD-Bildschirmen, bei heutigen OLED-Displays werden bereits Werte von 1.000.000:1 erreicht. Noch ein Vorteil ist die enorm schnelle Schaltgeschwindigkeit.

Video über OLED-Technik vom Fraunhofer IAP

Zu den momentan noch vorhandenen Nachteilen zählt die vergleichsweise geringe Lebensdauer. Problematisch ist auch das unterschiedlich schnelle Altern der roten, grünen und blauen Punkte eines Pixels. Weiterhin sind OLEDs immer noch relativ anfällig gegen Wasser und Sauerstoff, die erforderliche Schutzhülle für das Display beeinträchtig natürlich dessen Flexibilität.

OLED Displays konnten sich bisher noch nicht etablieren, trotz ihrer vielfältigen Vorteile und Einsatzmöglichkeiten. Vor allem große Bildschirme sind noch nicht zu wettbewerbsfähigen Preisen verfügbar. Der Umsatz mit OLED-Displays steigt aber dennoch stetig, lag er 2004 noch bei 500 Millionen US-Dollar wird er 2009 voraussichtlich 2,5 Milliarden Dollar erreichen.
Bis zur endgültigen Marktreife der Technologie werden aber noch einige Jahre vergehen.

Zurück zur Heimkino Beratung