Smartphone-Displays: Lebenszeit blauer OLEDs verzehnfacht

Forscher der Universität of Michigan haben die Lebenszeit von blauen organischen Leuchtdioden um den Faktor zehn verlängern können. Die Verbesserung könnte eine längere Laufzeit von Smartphones und geringere Leistungsaufnahme von TV-Displays bewirken.

Laut der Studie ist durch die Verbesserung eine Steigerung der Energieeffizienz blauer OLEDs von fünf auf über 20 Prozent mittelfristig erreichbar. Der Unterschied ist dabei in der generellen Funktionsweise zu finden: Während Grün und Rot in aktuellen TV-Geräten bereits durch sogenannte „PHOLEDs“ dargestellt wird, basieren blaue Leuchtstoffdioden auf Fluoreszenz.

Die deutlich effizientere Phosphoreszenz basiert auf der Lichtaussendung durch metall-organische Komplexe, in konventionellen OLEDs kommt ein herkömmlicher Fluoreszenzfarbstoff zum Einsatz. Dabei geben allerdings höchstens ein Viertel der angeregten Moleküle auch tatsächlich Licht ab, die metall-organischen Modelle nutzen dabei teure Metalle wie etwa Platin und bieten einen wesentlich höheren Wirkungsgrad.

Blaue PHOLEDs gibt es zwar bereits, doch ihre Lebenszeit war zu begrenzt für einen kommerziellen Einsatz, gleichzeitig verloren diese im Vergleich zu den roten und grünen Leuchtstoffdioden zu schnell an Leuchtkraft. Was blaue PHOLEDs von den anderen Farbvarianten unterscheidet, ist der problematische Bedarf an höhere Energien zur Emission von Licht. Diese Energie kann sich über Molekülgrenzen hinweg so stark kombinieren, dass einzelne Moleküle irreparablen Schaden nehmen. „Unsere frühe Arbeit zeigte, warum die Lebenszeit der blauen PHOLEDs so gering ist, zeigte uns aber keine machbare Strategie zur Verlängerung der Lebenszeit auf“, erklärt Yifan Zhang, Autor der Studie.

Zielsetzung war es, die „schlechten Energien“ nicht an die blauen OLEDs gelangen zu lassen und damit eine Zerstörung der Moleküle zu verhindern. PHOLEDs bestehen aus einer dünnen Schicht eines lichtemittierenden Stoffes zwischen einer Kathode und Anode, die Anordnung einer hohen Anzahl der Moleküle an der Kathode sorgt dafür, dass Elektronen tiefer ins Material eindringen müssen und einen Teil ihrer Energie bereits verlieren – was in einer dreimal so hohen Lebensdauer resultierte. Die Aufteilung der OLEDs in zwei Schichten, also eine gestapelte Anordnung, ermöglicht schließlich eine zehnfach höhere Haltbarkeit.

Besonders Smartphones profitieren vom endgültigen Abschied von der Fluoreszenz-basierenden Displaytechnik, da größere Display energiesparende Techniken erfordern, um akzeptable Akkulaufzeiten zu realisieren.