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Das Geheimrezept der OLEDs

Ein OLED ist ein selbstleuchtendes Display. Die Abkürzung OLED steht für organische Leuchtdiode (organic light-emitting diode). OLED-Displays haben eine einfache Struktur mit einem oder mehreren organischen Filmen zwischen zwei Elektroden. Die typische Dicke der organischen Filme beträgt etwa 100 bis 200 nm. Dabei werden in der Regel zwei Arten organischer Materialien eingesetzt: langkettige Polymere oder kleine Moleküle.

Beim Anlegen einer Spannung zwischen 3 und 12 V werden Elektronen aus der Kathode in den Film injiziert (Bild 1). Gleichzeitig werden Löcher (positive Ladungen) von einer transparenten Anode 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, die unter Aussendung von Photonen zerfallen und hierbei Licht erzeugen (Bild 2).

Die Lochleitungsschicht wird auf eine transparante Anode (z.B. ITO, Indum-Tin-Oxide) aufgebraucht, welche sich auf einem Glas befindet (Bild 3). Darüber ist eine zweite organische Schicht, in welche die Kathode Elektronen injiziert. Die Kathode besteht aus Metallen wie Barium oder Kalzium. Die letzte Ebene ist wieder eine Schicht aus Glas. Da das Kathodenmaterial mit Wasser oder Sauerstoff reagiert (korrodiert), muss die komplette Einheit abgedichtet werden.

Um eine Lebensdauer im nicht betriebenen Zustand von 10 oder mehr Jahren zu garantieren, befindet sich zwischen Glas und Kathode ein chemisches Material (Gattermaterial), das Luftfeuchtigkeit bindet.

Eine Hintergrundbeleuchtung, die bei transmissiven LCD-Modulen unumgänglich ist, entfällt, da OLEDs selbstleuchtend sind. Die Dicke des gesamten Moduls wird maßgeblich durch die Dicke des Glases bestimmt und beträgt in der Regel 1,1 mm. Das organische Material spielt hier eine untergeordnete Rolle.

Zwei OLED-Techniken sind etabliert

Innerhalb der OLED-Welt haben sich zwei Techniken etabliert. Eine basiert auf kleinen Molekülen (small molecules), die in mehreren Schichten zwischen einer Anode und Kathode im Vakuum thermisch aufgedampft werden. Dieses Verfahren ist durch ein Patent von Eastman Kodak geschützt. Die andere ist vom Prinzip her ähnlich, der Aufbau jedoch einfacher. Hier sind nur zwei Schichten erforderlich, die aus verschiedenen langkettigen Polymeren bestehen. Die Polymere werden aus einer Lösung verarbeitet und entweder aufgedruckt oder über ein so genanntes spin-coating-Verfahren aufgebracht. Für diese Methode liegt ein Patent der Firma CDT (Cambridge Display Technology) vor.

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