Das leuchtende Zeitalter

Leuchtende Getränkedosen, transparente Fahrpläne in Bushäuschen oder biegsame Bildschirme jeweils mit gedruckter organischer Elektronik – was sich nach Zukunftsmusik anhört, ist bei der cynora GmbH und dem Heidelberger InnovationLab längst zum Tagesgeschäft geworden. Gemeinsam forschen sie am Licht der Zukunft und sind sich sicher: Die Zeit nach der LED gehört der OLED.

Bereits am Ende des Jahres 2008 wurde mit dem Glühlampenausstieg eine neue Ära für die Beleuchtungsindustrie eingeläutet. Seit dem 1. September 2009 werden in der Europäischen Union konventionelle Glühlampen nach und nach vom Markt genommen. Diese auf klima- und energiepolitischen Überlegungen beruhende Entscheidung der Europäischen Kommission ist mit höheren Anforderungen an Energieeffizienz der Leuchtmittel verbunden.

Verbraucher haben die Wahl zwischen verschiedenen Lampentechniken wie Halogenglühlampen, Halogen-Niederspannungslampen, Kompakt-Leuchtstofflampen, LEDs – und neuerdings auch OLED-Beleuchtung. Im Vergleich mit Leuchtstoff- und Energiesparlampen ähnelt das Licht der organischen LEDs dem natürlichen Sonnenlicht sehr viel mehr. Das eher kalte Licht der Energiesparlampen und LEDs wird oft als wenig angenehm empfunden, auch weil es die Wahrnehmung von Farben merklich beeinträchtigt. Daher sind besonders OLEDs eine willkommene Alternative zur herkömmlichen Glühlampe.

OLEDs gelten als Lichtquelle der Zukunft. Sie finden schon heute in High-Tech-Produkten und Design-­Objekten Verwendung, da sie aus technisch-physikalischer Sicht viele Vorteile in sich vereinen.

Eigenschaften von OLEDs

OLEDs bieten eine umfangreiche und fein abgestimmte Palette an Farben, decken ein sehr breites Lichtspektrum ab und bieten bei Beleuchtungsanwendungen eine sehr hohe Qualität der Farbwiedergabe (Bild 1).

Während Sonnenlicht ein sehr breites und gleichmäßiges Spektrum aufweist, also Licht aller Farben im sichtbaren Wellenlängenbereich enthält, liefern die meisten Energiesparlampen und LEDs nur Teile des Spektrums. Das menschliche Auge nimmt solche Lampen als Weiß wahr. Durch die fehlenden Anteile des Spektrums wird aber die Wahrnehmung der Farben von Oberflächen, die nur einen Teil des Spektrums des auftreffenden Lichts wieder abstrahlen, verfälscht. OLEDs aus breit emittierenden Materialien decken große Teile des sichtbaren Spektrums ab. In ihrem Licht lässt sich der Farbeindruck etwa von Kleidungsstücken recht gut beurteilen. Auch aus diesem Grund werden sie bereits in einigen Museen zur Beleuchtung von Gemälden eingesetzt.

OLEDs leuchten flächig und blendfrei. Sie weisen eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung auf und kommen so dem natürlichen Sonnenlicht am nächsten. Die Helligkeit ist nicht nur subjektiv angenehm, sondern bietet auch technische Vorteile in Display-Anwendungen. Bei Displays mit LED-Hinterleuchtung wie in Notebooks oder Tablet-PCs schwankt die Helligkeit mit der Anordnung der LEDs. Dieser Effekt zeigt sich besonders stark an den Rändern des Displays und wird als Bleeding-Effekt bezeichnet. Bei hochwertigen Displays sorgen komplexe Lichtleitelemente für eine gleichmäßige Verteilung des LED-Lichts aus vielen einzelnen Lichtquellen. Dies erfordert jedoch eine große Bauhöhe des Displays. Displays mit OLED-Technologie sind prinzipiell flacher, da sie keine Hinterleuchtung benötigen.

Auch beim Kontrast ist die OLED der LED einen Schritt voraus. Bei LC-Displays mit LED-Hinterleuchtung wird meist die gesamte Bildschirmfläche beleuchtet.

Aktuelle Displays sind teilweise in der Lage, die Kacheln der Hinterleuchtung einzeln zu schalten. Farbe und Helligkeit der einzelnen Bildpunkte werden durch eine Matrix von Filtern gesteuert. Diese sind sowohl in ihrer minimalen als auch maximalen Durchlässigkeit beschränkt, erzeugen also kein echtes Schwarz und reduzieren die erreich­bare Helligkeit. Die Pixel von OLED-Displays bestehen hingegen aus direkt abstrahlenden Sub-Pixeln verschiedener Farben. Licht wird nur dort erzeugt, wo es gewünscht wird. OLED-Displays kommen daher ohne vorgesetzte Farbfilter aus und bieten von echtem Schwarz bis zu großen Leuchtdichten einen hohen Kontrast und eine hervorragende Farbbrillanz (Bild 2).

Zudem bieten OLEDs in Display-Anwendungen schnellere Schaltgeschwindigkeiten als LED-LC-Displays und emittieren nicht polarisiertes Licht. Dadurch besitzen OLEDs Vorteile bei beiden gängigen 3D-Videoverfahren: aktive 3D-Brillen mit synchronisierten Shuttern und passive Brillen mit Polarisiationsfolien. Durch die kurze Reak­tionszeit können sehr hohe Bildwechselraten erreicht werden, so dass sich auch mit synchronisierter Shutter-Technik, bei der die beiden Teilbilder für das rechte und das linke Auge abwechselnd dargestellt werden, noch ausreichend hohe Bildwechselraten ergeben.