Organic Light Emitting Diods (OLEDs) sind eine Innovation in der Display-Technik und Flächenbeleuchtung. Sie unterstützen den Trend zu immergrößeren Bilddiagonalen, schonen aber zugleich den Stromverbrauchmobiler Endgeräte. Zusätzlich verbessern OLED Displays auch die Bild-qualität hinsichtlich Kontrast, Schwarzwerte und Blickwinkelunabhängigkeit. Die Probleme dieser neuen Technologie liegen aktuell hauptsächlichim unterschiedlichen Altern der verschiedenen Farben. Blau, als energie-reichste Farbe von RGB – Displays, altert am schnellsten. Es gibt daherviele Forscher, die eine Lösung für dieses Problem suchen.Dieser Beitrag zielt darauf ab, die OLED Technik vorzustellen undAnwendungsmöglichkeiten sowie Potenziale darzulegen.
Die Verwendung von Displays mit immer größeren Bilddiagonalen ist heutzutage eine Selbstver-ständlichkeit. Die Schwierigkeit bei digitalen Anzeigen ist die Stromversorgung. Bei netzbetriebenenGeräten ist die Stromversorgung kein Problem. Der einfachste Weg, ein elektronisches Gerät auchim mobilen Einsatz betreiben zu können, ist die Verwendung eines Akkus. Dabei ist die Akku-Leis-tung von großer Relevanz; die Komponenten eines mobilen Endgeräts sind daher so auszulegen,dass der Akku möglichst wenig belastet wird. Das Display ist dabei ein großer Verbraucher.Man sucht daher gerade bei mobilen Endgeräten nach neuen Möglichkeiten, um denEnergieverbrauch der Komponenten zu senken. Die Verwendung von leistungsstärkeren
Akkus stellen Ingenieure oft vor ein Platz- und Gewichtsproblem. Der hohe Strombedarfbleibt bestehen. Aus diesem Grund ist es ein wichtiges Ziel, Displays zu entwickeln, dieeinen geringeren Energieverbrauch haben.Dieser Artikel zielt darauf ab, die OLED Technik vorzustellen und Anwendungsmöglich-keiten sowie Potenziale darzulegen.Zu Beginn des Beitrags wird kurz erläutert, wie eine OLED aufgebaut ist und funktio-niert. Es wird ein Vergleich zu bereits bewährten LCD Displays gezogen und die Unterschie-de erläutert. Anschließend wird auf bekannte Probleme eingegangen und wie sich dieseProbleme lösen lassen. Danach wird der Fokus auf Vielseitigkeit der OLED Displays gelegtund aktuelle Beispiele von Innovationen erläutert. Am Ende des Beitrags erfolgt ein Fazitbzw. Ausblick.
Organic Light Emitting Diodes sind aus organischem Material gefertigte Leuchtdi-oden, bestehend aus einer Metallkathode und einer – bei Einschicht-OLEDs – äußerstdünnen Schicht eines elektrisch leitenden Polymers (Organische Halbleiterschicht),auf das schlussendlich eine transparente Anode folgt.Fließen Elektronen von der Kathode zur Anode und treffen dabei auf Protonen,so wird diese Energie als Licht emittiert. Ein Vorbild für diese Art von Lumineszenzfindet man bei Glühwürmchen. Forscher haben die Grundlagen in derNatur untersucht und sind zur Erkenntnis gelangt, dass natürliche Polymere Halb-leitereigenschaften besitzen. Damit ist die richtungsabhängige Leitfähigkeit desElektronenflusses von der Kathode zur Anode über das Polymer gemeint (Rosado, 2008).Da OLED Displays ein anderes Funktionsprinzip zugrunde liegt, weisen siegegenüber LCD Displays folgende Vorteile auf (Morrison, 2008):Flüssigkristalline Bildschirme (LCD) verdunkeln je nach Ausrichtung der Kristalle dasLicht, das vom Hintergrund ausgestrahlt wird. Dieses Prinzip ist unabhängig davon, obdie LCD Schicht mittels weißer Leuchtstoffröhren oder von weißen LEDs angestrahlt wird(Morrison, 2008).
Abbildung 1: Aufbau einer Einschicht-OLED
Dagegen benötigen OLED Displays keine Hintergrundbeleuchtung, da die Polymeredas Licht beim Anlegen einer elektrischen Spannung selbst emittieren. Diese Tatsache er-möglicht es, weitaus dünnere Displays herstellen zu können (Innovation OLED Technik, 2005).
Ein dunkler Bildpunkt wird bei einem LCD Display abgedunkelt indem an der kristallinenSchicht eine Spannung angelegt wird und diese somit lichtundurchlässig wird. Bei einemOLED Display wird die für den Bildpunkt zuständige OLED einfach abgeschaltet (Morrison, 2008).Das Prinzip des Ausschaltens nutzt auch die Plasma-Technologie. Dort wird ebenfallsbei schwarzen Bildinhalten die Plasmazelle nicht mehr gezündet (Morrison, 2008).Neben dem deutlich verringerten Stromverbrauch eines OLED Displays verbessert sichdurch die Abschaltung also auch der Schwarzwert. Im Vergleich wirken LCD Displays beidunklen Bildern eher gräulich statt schwarz (Morrison, 2008).Aktuell befasst sich die Wissenschaft mit der Lebensdauer von OLEDs. Aufgrund derunterschiedlichen Energiebereiche der verschiedenen Farben, weisen diese stark unter-schiedliche Haltbarkeiten auf. Dabei hat die rote Farbe eine maximale Lebensdauer von ca.100 Jahren, die grüne Farbe hält ca. 10 Jahre und blau verblasst bereits nach einem Jahr.Die Lebensdauert ist somit von der Farbe abhängig (Rosado, 2008).Da die blauen Farbelemente bei OLEDs aktuell eine deutlich kürzere Lebensdauer ha-ben, folgt daraus ein zunehmender Rotstich.
Geringe Bautiefe, mehr Flexibilität und geringer Stromverbrauch ermöglichen eine Vielzahlvon Anwendungsszenarien. Mit Tintenstrahl-Drucktechniken lassen sich OLED Farbdisplaysmit hoher Auflösung herstellen. Druckt man diese OLEDs auf elastische Kunststofffilme, soerhält man flexible Displays.Smartphones der aktuellen Generation müssen in der Regel alle zwei Tage aufgela-den werden. Bei intensiver Nutzung des Gerätes sogar jeden Tag. Hier könnte die Weiter-entwicklung neuer OLED Displays in Kombination mit verbesserten Akku-Technologienwieder dazu führen, dass ein Mobilgerät eine Woche ohne Ladevorgang betrieben wer-den kann.Außerdem können Fernseher den schon seit längerem erkennbaren Trend fortführen;leichtere und dünnere Geräte mit einer größeren Diagonale und einem blickwinkel-un-abhängigeren Bild sind möglich. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass ein Fern-sehgerät zukünftig wie ein Poster an der Wand befestigt wird, ohne qualitative Abstrichemachen zu müssen.Man könnte den Eindruck gewinnen, dass OLED lediglich das Potenzial bietet, be-währte Technologien abzulösen; OLED besitzt jedoch darüber hinausgehende Potenziale.So haben Ingenieure der Universität von Toronto OLEDs auf einem Kunststoffträgerstatt auf Glas aufgebracht. Bisher wurde Glas wegen seiner hohen Lichtdurchlässigkeitverwendet; die Steifheit des Materials musste in Kauf genommen werden. Kunststoff bie-tet neben der Formbarkeit noch einen weiteren wichtigen Vorteil: Es ist wesentlich kosten-günstiger. Die Forscher rechnen mit einem baldigen kommerziellen Durchbruch (Walke-Chomjakov, 2012).Diese Entwicklung kann noch deutlich weiter gehen. Es ist durchaus denkbar, dassman eines Tages bei seinem Einkauf auf OLEDs trifft: Sei es als Etikettierung an Kleidungoder bei einem Lebensmitteleinkauf im Discounter nebenan. Die Preise ließen sich durchOLEDs darstellen und könnten somit flexibel auf Preisänderungen und Angebotsaktionenreagieren.
Die OLED Technik hat durch die unterschiedlichen Haltbarkeitszeiten der Farben ein bedeu-tendes Problem. Dadurch werden mögliche Interessenten teurer Consumer-Produkte (wiebeispielsweise OLED Fernseher) die Technik meiden, bis Hersteller eine optimierte Techno-logie anbieten können. Ziel wird es sein, eine vergleichbare Haltbarkeitsdauer aller Farbenzu gewährleisten, beziehungsweise die blaue Farbe der OLED ähnlich haltbar zu gestaltenwie die rote Farbe.Die Fertigung von OLEDs ist aktuell noch sehr aufwändig. Geplant ist, OLEDs zukünf-tig in einem Druckverfahren ähnlich dem Zeitungsdruck herstellen zu können; dies wärekostengünstig möglich.Der Kontakt mit Sauerstoff bzw. Wasser beschädigt das Trägermaterial der OLED; esfällt entsprechend schneller aus. OLEDs erfordern daher aktuell noch eine spezielle Formder Isolierung – beispielsweise realisiert durch Glas. Mögliche Verbesserungen auf diesemGebiet sind Bestandteil aktueller Forschungen.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass sich OLED auf dem Consumer Markt durch-setzen werden. Die oben genannten Vorteile der sparsameren, dünneren und effizienterenDisplays, die zugleich auch noch qualitativ besser sind als bestehende Displaytechnologien,locken Hersteller, auf diesem Gebiet zu forschen und zu entwickeln.Noch ist das unterschiedliche Altern der verwendeten Farben problematisch, da dieseszu einer kontinuierlichen Produktverschlechterung führt. Sobald dieses Problem aber durchforschende Unternehmen gelöst ist, wird die OLED Technologie breiten Einsatz finden.Auch neue Fertigungsvarianten sind denkbar, wie die bereits oben erwähnte Herstel-lung von Displays durch Drucken. Beispielsweise können dadurch biegsame, aber zugleichdurchsichtige Displays entstehen, die zusätzlich noch unempfindlich gegen Stöße sind.
Innovation OLED Technik. (2005). Abgerufen am 15. Mai 2012 von http://www.sankt-petersburg.diplo.de/Vertretung/stpetersburg/de/05/Wissenschaftsstandort__Deutschland/Innovation__OLED Technik.html Morrison, G. (2008). Is LCD and LED LCD HDTV uniformity a problem? Abgerufen am 6. 6. 2012 von http://news.cnet.com/8301-17938_105-20088479-1/is-lcd-and-led-lcd-hdtv-uniformity-a-problem/ Rosado, P. (15. 07 2008). Institut für Festkörperphysik, TU Berlin. Abgerufen am 6. 6. 2012 von OLEDs (Organic Light Emitting Diodes): http://www.ifkp.tu-berlin.de/fileadmin/i1/Kneissl/IS08_OLED_PR.pdfWalke-Chomjakov, I. (2012). OLED. Abgerufen am 15. Mai 2012 von http://www.pcwelt.de/ratgeber/OLED-eine-TV-Paneltechnik-kommt-an-5378551.html abgerufen
Christian Kaspar
Seit seiner Ausbildung zum Informatikkaufmann ist er bei BASF ITServices als Client Service Manager tätig. Studiert berufsbegleitend Wirt-schaftsinformatik an der FH Mainz.
Tim Zeiger
2010 Abschlussprüfung zum Fachinformatiker Fachrichtung Systemintegration bei einem Ener-gieversorger, Consultant bei Logica. Seit Oktober 2010 berufsbegleitendes Studium Wirtschaftsinformatik, FH Mainz.