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Trends 2018: Displays

OLEDs – vom LCD-Jäger zum Gejagten?

4. Januar 2018, 11:16 Uhr | Markus Haller

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Vielversprechende Display-Technologien: Mikro-LEDs und Quantum-Dots

Allerdings gibt es zwei vielversprechende neue Displays-Technologien, die das Prototypenstadium erreicht haben: Mikro-LEDs (µLED) und Quantum-Dot-LEDs (QLED, nicht zu verwechseln mit Quantum-Dot-Backlight).

Kurz gesagt setzen die µLEDs auf die kostengünstige Halbleiter-LED-Produktionstechnik und QLEDs sind nach einem ähnlichen Schichtprinzip wie die OLED aufgebaut, bestehen aber aus anorganischen Materialien, die längere Lebensdauern versprechen. Als emissive Technogien benötigen sie jedoch mindestens zwei – typischerweise vier bis fünf – TFTs pro Subpixel. Das summiert sich zu 25 Millionen TFTs für Full HD (FHD, 1920 x 1080 Pixel) mit »analogen« Eigenschaften im Vergleich zu »digitalen« bei einem TFT pro LCD-Subpixel.

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Fertigungsausbeute setzt Mikro-LEDs Grenzen

µLEDs basieren auf konventionellen Halbleiter LED-Wafern und einem Transfer-Verfahren: selektives Abheben der LEDs vom Wafer durch Anheften an eine Art Stempel und Platzieren auf dem größeren Display-Substrat. Für ein FHD-Display bedeutet dies sechs Millionen Transfers, die nur dann Sinn machen, wenn Hunderttausende von LEDs mit einem Transfer platziert werden können.

Die zweite Herausforderung betrifft die Defekte und die Streuung in Effizienz und Farbort der einzelnen LEDs. Wenn man eine Ausbeute von 99,999 Prozent für den gesamten Prozess ansetzt, resultiert dies bei FHD in 60 defekten Subpixeln. Insofern könnte der Sweet Spot von µLEDs in niedrig-auflösenden Displays in Verbindung mit hoher Effizienz und Leuchtdichte liegen – also etwa Smartwatches.

Verbleiben also nur noch QLEDs im Rookie-Rennen? Für diese spricht der OLED-ähnliche Aufbau, der die Initialkosten für die neue Technologie senkt, der größere Farbraum aufgrund der geringeren spektralen Breite (FWHM ca. 20 nm gegenüber OLED-Emitter mit ca. 40 nm) und die potenziell höhere Lebensdauer durch die Verwendung anorganischer Materialien.

Reicht das Einstiegsloch für QLEDs?

Das aktuelle Problem mit der QLED-Technologie hängt mit der Effizienz der Lichterzeugung zusammen. Die effizientesten QLEDs und auch QD-Backlight-Folien enthalten Cadmium, welches unter die RoHS-Richtlinie fällt. Cd-freie Materialien wie Indium-Phosphid holen in der Effizienz rasch auf und werden wohl in naher Zukunft an phosphoreszente OLEDs mit einer externen Quanteneffizienz im Bereich von 20 Prozent heranreichen.

Der Einstieg für QLEDs könnten beispielsweise hochqualitative Fernseher mit hoher Leuchtdichte, großem Farbraum und geringer Burn-In-Gefahr sein – die derzeitigen Schwächen der OLED-Fernseher. Diese Features sind aber auch bei Automotive-Displays gefragt.

Die zugegebenermaßen provokanten Fragen lauten somit:

Würde der Größenbereich 5 bis 6 Zoll ausreichen, um die OLED-Lieferkette langfristig wirtschaftlich attraktiv zu halten?
Können OLED-Panel für Fernseher signifikant kostengünstiger als bisher produziert werden?
Wieviel Technik- und Preispotenzial besitzen LCDs noch, um gegen die anderen Technologien Stand zu halten?
Reichen die technischen Vorteile von µ-LEDs und QLEDs aus, um in einigen Jahren im hart umkämpften DisplayMarkt erfolgreich zu starten?
Und Können diese auch ökonomisch mittelfristig den ersten Platz erringen?

Im Profi-Bereich bleiben LCDs auf längere Zeit konkurrenzlos

Für professionelle Displays ab zwei Zoll werden LCDs noch längere Zeit das Display der Wahl bleiben. Wichtig ist es aber auch, neue Technologien und Veränderungen der Märkte zu beobachten.

Der Autor

Prof. Dr. Karlheinz Blankenbach

forscht und lehrt seit 1995 an der Hochschule Pforzheim und ist dort akademischer Leiter des Display-Labors. Sein Spezialgebiet sind elek¬tronische Displays und (O)LEDs vom Systemdesign über Hard- und Software bis hin zur Messtechnik. Prof. Dr. Blankenbach ist Vorsitzender des Konferenzbeirates der electronic Displays Conference (eDC) und Vorstand des Deutschen Flachdisplay-Forums (DFF).