Was ist eine OLED oder ORGANISCHE LED?

  • Eine OLED, was ist das eigentlich?


    Eine Organische Leuchtdiode, kurz OLED ist eine Leuchtdiode aus halbleitenden, organischen Polymeren oder kleinen Molekülen. Diese Dioden können weitaus kostengünstiger hergestellt werden als anorganische LEDs. Durch Anordnung vieler kleiner OLEDs können grafische Bildschirme für die Unterhaltungselektronik und viele weitere Anwendungen hergestellt werden. Auch zur Beleuchtung sollen sie künftig eingesetzt werden.


    Einer der großen Vorteile eines OLEDs gegenüber den herkömmlichen Flüssigkristallbildschirmen ist, dass sie ohne Hintergrundbeleuchtung auskommen. Dadurch benötigen sie deutlich weniger Energie und können auch gut in kleinen tragbaren Geräten eingesetzt werden, bzw. deren Laufzeiten verlängern. Das Display ist so dünn wie eine Plastik-Folie und auch so biegsam. Es hat einen großen Blickwinkelbereich und eine hohe Schaltgeschwindigkeit, wodurch es sich besonders zur Darstellung von bewegten Bildern gut eignet.


    OLEDs werden als Nachfolger der heutigen TFT-Flachbildschirme gesehen. Heute sind schon OLEDs in Größen bis 21 Zoll möglich, Samsung stellte am 4. Januar 2005 den ersten Prototypen vor. Die Lebensdauer gibt noch einige Probleme auf, denn die roten, grünen und blauen Pixel altern unterschiedlich schnell. Durch dieses unregelmäßige Altern der Einzelfarben kommt es zu Farbverzerrungen des Gesamtbildes. Die Lebensdauer ist mit ca. 5000h noch eher kurz.


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    Wie funktioniert eine OLED?


    Den Schlüssel zur Funktion der OLEDs liefert ein organischer Farbstoff. Dieser Farbstoff hat Exziton-Zustände, welche aus einem angeregten Elektron und einem Elektronen-Loch bestehen, in das es fallen kann. Wenn das Elektron und das Loch zusammentreffen wird ein Photon (ein Lichtteilchen) ausgesendet. Wichtig ist, dass ordentliche Exzitone hergestellt werden. Der Farbstoff kann durch Licht zur Bildung der Exzitone angeregt werden, was zu Fluoreszenz führt. Das Ziel sind allerdings selbstleuchtende Displays, die die Organische Elektrolumineszenz nutzen.


    Um die Exzitone herzustellen wird ein dünner Film (etwa 0,3 µm) des Farbstoffs benutzt. Durch diesen fließt auf folgende Weise ein Strom: Angeregte Elektronen werden in eine Seite einer Metallkathode, Löcher an der anderen Seite einer Anode eingespeist (veranschaulichend könnte man von einer Ansaugung der Elektroden aus dem Farbstoff durch die Anode sprechen). Diese Elektronen und Löcher wandern in den Farbstoff und treffen sich, um Exzitone zu bilden. Hierbei liegt typischerweise eine Spannung zwischen der metallischen Kathode und der transparenten Anode von etwa 5 - 10 V an. Wenn die Elektronen in die Löcher fallen und die Exzitone zerfallen, wird das gewünschte Licht abgegeben. Die Farbe des Lichts hängt von der Energie ab, die frei wird, wenn ein Elektron und ein Loch zusammentreffen - durch die Wahl des organischen Materials kann diese Farbe gezielt verändert werden.


    Derivate von PPV, Poly(p-Phenylene-Vinylene) werden gewöhnlich als Polymer-Farbstoffe in OLEDs verwendet. Indium-Zinn-Oxid, kurz ITO, ist eine gewöhnliche Anode. Andere Materialien werden zwischen Kathode, Anode und die Farbstoffschicht hinzugefügt, um die Effizienz zu erhöhen.


    Die Grundpatente für OLED-Strukturen stammen aus den 80er Jahren. Hierbei war die Firma Kodak führend. Seit 1980 sind zu dem Thema etwa 6600 Patente bekannt. Schwerpunkt der Länder in denen diese Patente registriert sind, sind Japan (70%), gefolgt von den USA (57%) und Europa (29%). Die meisten Patente stammen dabei von japanischen Firmen (Anteil etwa 63%). Deutschland liegt mit etwa 4,5% auf Platz drei nach den USA mit etwa 22%.


    Derzeit liegen die Hauptanwendungen von OLED-Displays bei kleinen und kleinsten "Sub-Displays" für Handys und andere Kleingeräte. Dabei stehen sie in direkter Konkurrenz zu den LCD-Anzeigen. Die Hauptanbieter sind die Firmen Pioneer, Samsung und RiTdisplay.



    Die Redaktion bedankt sich bei Maik Demke aus D. für die Zusendung dieses Themas.

    Grüße aus unserem LED-Shop Moers


    Ihr & Euer


    Stefan
    LED-TECH.DE optoelectronics GmbH


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