Die OLED Technologie steht 20 Jahre nach der Entdeckung vor dem kommerziellen
Durchbruch. Laut einer Studie des US-Marktforschungsunternehmens iSuppli soll
der Umsatz mit OLED-Displays von 500 Mio. US-$ im Jahr 2004 auf knapp 2,5 Mrd.
US-$ 2009 steigen. Die Geschichte des Elektrolumineszenz- (EL-) Displays begann
aber erst 1987, als Kodak und kurz darauf Pioneer sich entschlossen, in diese
Zukunftstechnologie zu investieren. Richtig in Schwung kam die Entwicklung,
nachdem 1990 entdeckt wurde, dass sich konjugierte Polymere wie
Poly(p-phenylenvinylen) für den Einsatz in organischen Leuchtdioden eignen.
Inzwischen sind zahlreiche organische Materialien bekannt, die beim Anlegen
einer Spannung leuchten, ob gelb, grün, rot oder blau – alle Farben sind
möglich. Vom erfolgreichen Laborversuch zur großtechnischen Produktion ist es
indes ein steiniger Weg: Die Dioden sind extrem empfindlich gegenüber
Feuchtigkeit und Sauerstoff und müssen daher hinter Glas verkapselt werden. Für
die Verarbeitung gelten Reinheitskriterien wie in der Halbleiterindustrie. Und
noch basteln die Wissenschaftler an den optimalen Materialien. So strahlen nicht
alle Farben mit der gleichen Effizienz, was den Stromverbrauch in die Höhe
treibt, die Lebensdauer verkürzt und damit den breiten Einsatz vollfarbiger
Großdisplays noch schwierig machen.
OLED-Struktur:
OLED-Displays haben heute im Informationszeitalter in vielen Einsatzgebieten
eine Schlüsselstellung erlangt. Das Display bestimmt den ersten Eindruck eines
Produkts auf den Anwender. Die Qualität des Displays wirkt sich also auch
nachhaltig auf die Qualität des Endprodukts aus. Laufend werden neue Display
Technologien entwickelt oder bestehende verbessert. Andere scheinen wieder zu
verschwinden, haben nie gehalten was sie einst versprachen. Die beispiellose
Rasanz bei der Entwicklung von organischen Displays und das Tempo des erzielten
technischen Fortschritts bei der OLED-Display Technik sollte eher optimistisch
stimmen. Organische Displays verschaffen einem Produkt neben den optischen
Vorzügen auch ein unverwechselbares Outfit. Vor dem Hintergrund der zu
erwartenden technischen Entwicklungen lohnt es sich durchaus bereits jetzt sich
ernsthaft mit dieser Technik zu befassen. Vor mehr als zehn Jahren entdeckten
Forscher die ersten Kunststoffe, die unter Stromzufuhr leuchten. Seither
arbeiten zahlreiche Firmen und Forschergruppen in aller Welt am Monitor von
morgen. Das Grundprinzip der OLEDs ist jedoch immer dasselbe. Auf eine
transparente Elektrode wird eine dünne leuchtende Schicht aufgetragen - ein
Tausendstel eines Menschenhaars genügt. Darauf kommt eine zweite Elektrode.
"Fließt Strom durch dieses Sandwich, leuchtet der Kunststoff" In der Natur gibt
es viele Beispiele für Lumineszenzeffekte. Der bekannteste ist wohl das
Glühwürmchen, das sein gelbliches Licht ein- und ausschalten kann. Die
Wissenschaftler unterscheiden verschiedene Arten von Lumineszenz (siehe
Kasten).Forscher haben die dahinter stehenden Grundlagen analysiert und
festgestellt, dass einige natürliche Polymere Halbleitereigenschaften haben und
somit für den Transport elektrischer Ladungen geeignet sind.Solche konjugierte
Polymere können mittlerweile künstlich und genau spezifiziert hergestellt
werden. Halbleiter und andere elektrische Bauteile sind also bald nicht mehr auf
Kristallstrukturen angewiesen sondern können aus Kunststoffen gefertigt werden.
Es lassen sich aber auch andere, von kristallinen Halbleitern bekannte Effekte
mit konjugierten Polymeren erzielen. Der Leuchteffekt ist hier die Parallele zur
Lichtemission der seit Jahrzehnten genutzten Leuchtdioden. Wo kann man bereits
heute OLEDs zweckmäßig einsetzen? Mit dem aktuellen Stand der Technik lassen
sich schon zahlreiche Anwendungen bedienen, z.B. Handheld Geräte der
Telekommunikation Handheldgeräte für Datenerfassung PDA im weitesten Sinne
Freizeit, Fun, Wellnes (mp3 Player, Navigation, Uhren, Vitalfunktionskontrolle)
Intelligente Bedienelemente (Displays in Tasten) Im Vergleich zu
Flüssigkristall-(LCD)-Bildschirmen weisen OLED-Bildschirme Vorteile auf, weil
ihnen ein anderes Funktionsprinzip zugrunde liegt. Flüssigkristalle wirken wie
eine Jalousie, die das Licht, das aus dem Hintergrund eingestrahlt wird, für den
Betrachter im Vordergrund an- und ausschaltet. Dagegen benötigen OLED-Displays
keine Hintergrundbeleuchtung, da die Dioden das Licht beim Anlegen einer
elektrischen Spannung selbst emittieren. Ein dunkler Bildpunkt wird bei einem
LCD-Display daher lediglich abgeschattet, bei einem OLED-Display wird er einfach
ausgeschaltet. Ein OLED-Display ist daher: energieeffizienter als ein voll
hinterleuchtetes LCD-Display. Vor allen Dingen dann, wenn der Bildinhalt wenig
helle Bilder zeigt, wie es häufig bei Filmen der Fall ist. kontraststärker als
ein herkömmlich hinterleuchtetes LCD-Display. OLED-Displays erreichen
Kontrastwerte von bis zu 1.000.000 zu 1. sehr dünn, da auf die
Hintergrundbeleuchtung verzichtet werden kann. Die Hersteller haben bereits drei
Millimeter dünne OLED-Bildschirme gezeigt. sehr umweltfreundlich, da die
OLED-Funktionsschichten nur wenige Nanometer dünn sind und keine
umweltkritischen Substanzen enthalten. Die wichtigsten Vorteile von OLEDs sind:
Hohe Helligkeit bei starkem Kontrast Keine Blickwinkelabhängigkeit
Videotauglichkeit Weiter Temperaturbereich Vollfarbdisplays und flexible
Displays möglich Niedriges Gewicht Kompakte, extrem dünne Bauweise Niedrige
Herstellkosten OLED-Displays haben eigentlich eine einfache Struktur mit einem
oder mehreren organischen Filmen zwischen zwei Elektroden. Die typische Dicke
der organischen Filme liegt bei etwa 100-200 nm. Dabei werden in der Regel zwei
Arten organischer Materialien eingesetzt: langkettige Polymere, die aus einer
Lösung verarbeitet werden,und kleine Moleküle, die im Vakuum thermisch
aufgedampft werden. Die aus einer Lösung verarbeiteten Filme für sog.
Passivmatrix-Displays erhält man durch Aufschleudern, Tintenstrahldruck oder
andere Lösungs-basierte filmbildende Verfahren. Die meistgebrauchte Bezeichnung
für solche OLEDs ist Polymer-OLED. Der lichterzeugende Mechanismus ist hierbei
hauptsächlich Fluoreszenz. Dem gegenüber kann das Konzept von OLEDs mit kleinen
Molekülen (“small molecule OLEDs“ mit Filmabscheidung im Vakuum) auch auf
Phosphoreszenz beruhen. Bei einer Spannung von 3 bis 10 V werden Elektronen in
den Film injiziert, und zwar von einem Kathodenmaterial mit niedriger
Austrittsarbeit: geeignet sind Metalle wie Barium oder Kalzium, oder auch
bestimmte Fluoride. Gleichzeitig werden Löcher (positive Ladungen) von einer
transparenten Anode (wie Indiumzinnoxid, ITO) mit hoher Austrittsarbeit in das
organische Material injiziert. Im angelegten elektrischen Feld wandern Löcher
und Elektronen durch den organischen Film und bilden bei ihrer Rekombination
angeregte Zustände (Bild 3), die unter Aussendung von Photonen zerfallen. Das
erzeugte Licht wird durch die transparente ITO-Elektrode
ausgekoppelt.
