Forschung: Mehr Effizienz und Haltbarkeit für OLEDs

Michael Günsch 55 Kommentare
Forschung: Mehr Effizienz und Haltbarkeit für OLEDs
Bild: Smokeonthewater | CC0 1.0

Forscher versprechen etwa 15 Prozent mehr Effizienz und Lebensdauer für organische Leuchtdioden (OLED) ohne Anpassung von Material und Architektur beim Fertigungsprozess. Wissenschaftler aus Barcelona und Dresden haben herausgefunden, dass bereits höhere Temperaturen bei der OLED-Herstellung genügen, um die Dioden zu verbessern.

Die neuen Erkenntnisse zur Optimierung der OLED-Fertigung haben Forscher des Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) sowie der Grup de Nanomaterials i Microsistemes in Barcelona in einem Artikel des Wissenschaftsmagazins Science publiziert.

Die Anhebung der Temperatur, bei der die Materialien auf das Substrat gebracht werden, soll genügen, um die Eigenschaften der OLEDs zu verbessern. Dafür werden die Polymere auf 80 bis 90 Prozent der Temperaturschwelle bis zum Übergang vom glasförmigen zu einem gummiartigen Zustand erhitzt. Für viele organische Stoffe liege diese Schwelle bei etwa 100 Grad Celsius. Das Resultat seien „ultrastabile Gläser“, in denen die Moleküle in „bestmöglicher Konfiguration“ angeordnet seien und sich weniger bewegen könnten. Diese hohe Stabilität erhöhe die Lebensdauer und sorge dafür, dass weniger Energie als Wärme statt Licht abgegeben wird – die Effizienz steigt. Somit versprechen die Forscher längere Akkulaufzeiten für Mobilgeräte, deren OLED-Display durch die Maßnahme zudem länger halten soll.

Zunächst gelte es nun den Prozess auf einer breiteren Palette von OLED-Materialien zu testen. Danach soll ergründet werden, ob sich der zusätzliche Schritt für das Aufwärmen mit relativ wenig Aufwand in bisherige Herstellungsprozesse integrieren lässt.

OLED-Displays neigen bisher zum Einbrennen bei statischem Inhalt

Die Lebensdauer ist einer der Schwachpunkte der OLED-Technik. Dass sich die organischen Leuchtdioden je nach Betriebsdauer und anliegender Helligkeit unterschiedlich abnutzen, ist ein Problem, das sich vor allem bei der Anzeige statischer Inhalte bemerkbar machen kann. Bei einem Display nutzen sich jene OLEDs stärker ab, die beispielsweise eine statische Menüleiste anzeigen und kontinuierlich leuchten, während der restliche Bildinhalt häufiger wechselt. Die Folge kann sein, dass sich das Bild in diesem Bereich regelrecht „einbrennt“ – ein Problem selbst bei den neuesten Smartphones aber auch TV-Geräten mit dieser Technik.

LG tauscht eingebrannten OLED-TV durch LCD-Modell

Ein aktuelles und öffentlichkeitswirksames Beispiel hat sich am Incheon International Airport in Südkorea gezeigt. LG als einer der größten OLED-Hersteller hatte dort im Januar einen Terminal mit 40 OLED-Fernsehern zur Anzeige der Abflüge bestücken lassen. Wie ZDNet berichtete, zeigte ein Gerät bereits nach wenigen Monaten eine „weiße Linie“ am oberen Bildrand, die sich eingebrannt hatte.

OLED-TV mit eingebranntem Bild (oben)
OLED-TV mit eingebranntem Bild (oben) (Bild: Cho Mu-Hyun (ZDNet.com))

Dass LG nun das defekte Gerät durch einen LCD-Fernseher statt eines neuen OLED-TV ersetzt habe, wirkt wie ein Eingeständnis, dass die Technik zumindest für dieses Einsatzgebiet mit statischer Bildleiste untauglich ist.

Für TV und Smartphone geeignet, kein Thema für PC-Monitore

Bisher werden OLED-Displays vornehmlich bei Fernsehern und Mobilgeräten eingesetzt. In der Regel bedeutet dies häufig wechselnde Bildinhalte (Videos) oder kurze Leuchtzeiten (Smartphone), sodass die Gefahr des Einbrennens geringer ist. Laut Gerüchten will Apple im kommenden Jahr nahezu alle neuen iPhones mit OLED-Displays bestücken, wie es schon beim iPhone X (Test) getan wurde.

Apples iPhone-X mit OLED-Display
Apples iPhone-X mit OLED-Display
Dell UltraSharp UP3017Q als einsamer OLED-Monitor
Dell UltraSharp UP3017Q als einsamer OLED-Monitor

PC-Monitore stellen dagegen oft dauerhaft den gleichen Bildinhalt dar – gute Beispiele sind Fensterrahmen und die Task-Leiste von Windows. Die beschriebene Problematik könnte neben den gegenüber LCDs höheren Kosten ein Grund dafür sein, dass sich OLEDs bei PC-Monitoren bisher nicht durchgesetzt haben. Der über 3.000 US-Dollar teure OLED-Monitor Dell UP3017Q blieb bisher eine Ausnahme.

Micro-LED als OLED-Alternative

Mit Micro-LEDs auf Basis des anorganischen Halbleitermaterials Galliumnitrid steht eine Alternative zu OLEDs in den Startlöchern, die Vorteile bei Lebensdauer und Effizienz bei sonst ähnlichen Eigenschaften verspricht. Von einem Massenprodukt sind Micro-LED-Displays aber noch weit entfernt. AUO hatte jüngst Fortschritte verkündet und ein 8-Zoll-Display mit 169 ppi auf Basis von Micro-LEDs präsentiert. Samsung und Sony hatten bereits Fernseher mit Micro-LEDs gezeigt.