OLEDs als Wegbereiter zu preisgünstigeren Bildschirmen

Sind OLEDs tatsächlich organisch?

OLED ist eine noch recht junge Technologie, die sich innerhalb erstaunlich kurzer Zeitgegenüber der LED-Technologie bewiesen hat und diese mehr und mehr in den Schatten stellt. Um den Fortschritt weiter voranzutreiben, haben Forscher der Universitäten Bonn und Regensburg OLEDs entwickelt, die sich für den Bau von Bildschirmen eignen.

Das Besondere daran: Diese Bildschirme sind durch die OLEDs nicht nur günstiger in der Anschaffung, sondern auch sparsam im Energieverbrauch. Die neuen OLEDs, die in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ vorgestellt wurden, können beispielsweise in Smartphones, Tablets und Fernsehgeräten eingesetzt werden. Darüber hinaus können sie
der Beleuchtung dienen, z.B. für leuchtende Fliesen in Küche und Bad. Bereits heute werden OLEDs erfolgreich bei Displays von Smartphones und Digitalkameras eingesetzt. Ihr Vorteil gegenüber LEDs besteht in dem brillanteren und kontrastreicheren Bild, das sie erzeugen. Bislang können sie allerdings nur ein Viertel der Energie in Licht
umwandeln. Diesem Nachteil wird in wenigen Fällen mit kleinen Mengen an Platin oder Iridium entgegengewirkt, mit denen das Display sozusagen „verunreinigt“ wird. Da die Displayherstellung damit wieder teurer werden würde, verzichtet man zumeist darauf.
Den OLEDs, welche die beiden deutschen Wissenschaftler gemeinsam mit amerikanischen Kollegen hergestellt haben, gelingt auch ohne die Edelmetalle eine hohe Lichtausbeute, womit ein bisheriger Vorteil von LEDs entfallen könnte.

Sind OLEDs tatsächlich organisch?

OLED ist eine Kurzform von engl. „organic light emitting diode“, dt. “organische Leuchtdiode”. In ihrer Reinform bestehen OLEDs aus organischen Molekülen; sie setzen sich also aus nicht mehr als Kohlenstoff und Wasserstoff zusammen. Ihr Funktionsprinzip ist recht simpel: Zwei Elektroden, die einen dünnen Film der Moleküle verbinden, werden an eine Batterie angeschlossen, um elektrischen Strom aus positiven und negativen Ladungen fließen zu lassen. Beim Aufeinandertreffen der Ladungen lösen sie sich mit einem Lichtblitz auf. Aufgrund des zwischen positiven und negativen Ladungen bestehenden Magnetismus wäre dieses Prinzip der Lichterzeugung eigentlich effizient, gäbe es nicht den sogenannten „Spin“. Wie sich zwei Pluspole abstoßen, stoßen sich hier Ladungen mit gleichem Spin ab, womit der Lichtblitz ausbleibt.

Bei den bislang gekannten OLEDs überwiegt die Abstoßung die Anziehung zwischen positiven und negativen Ladungen, da fünfundsiebzig Prozent aller Ladungen denselben Spin haben, d.h. sie zeigen in dieselbe Richtung und können sich nicht berühren. Aufgrund der gestörten Lichterzeugung ist die Lichtausbeute vergleichsweise gering. Das meiste der elektrischen Energie wird in Wärme statt in Licht umgewandelt. Durch den oben erwähnten Einsatz von Platin oder Iridium werden die Ladungen kräftig durcheinandergewirbelt, sodass sie kaum denselben Spin haben und beinahe die gesamte elektrische Energie zur Lichterzeugung dienen kann. Die Unterstützung der Schwermetalle bringt die OLEDs allerdings genau genommen um ihren organischen Ursprung. Sie sind dann nicht länger organische, sondern metallorganische Verbindungen.

Neue OLEDs funktionieren anders

Dr. John Lupton, der an der Regensburger Universität Physikprofessor ist, erklärt, dass die Lichtausbeute bei den von ihm und seinen Kollegen entwickelten OLEDs mit einem anderen Mechanismus erhöht wird. Die Wissenschaftler haben nämlich erkannt, dass die Ladungen die Spin-Richtung ändern können. Um das zu erkennen, muss man lediglich abwarten.
Nun können herkömmliche OLEDs diese Wartezeit allerdings nicht überbrücken, da sie die elektrische Energie nicht lange genug speichern. Dr. Sigurd Höger, Professor für Chemie an der Universität Bonn erklärt den alternativen Mechanismus: „Die von uns konstruierten OLEDs können elektrische Energie augenscheinlich deutlich länger speichern. Sie können
daher die spontanen Sprünge der Spins nutzen, um Licht zu erzeugen – zumindest vermuten wir das.“

Von der Entwicklung darf also erwartet werden, dass OLEDs zukünftig auch ohne die Unterstützung von Schwermetallen deutlich mehr Licht als Wärme erzeugen.
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