Organische Leuchtdioden an der Schwelle zum praktischen Einsatz

Flexible, lichtemittierende Kunststoffschichten mit einer Dicke von weniger als einem Millimeter werden in wenigen Jahren eine Revolution in der Display- und in der Beleuchtungstechnik auslösen. Polymere mit den zungenbrecherischen Namen Polythiophen (rot), Polyfluoren (blau) und Polyphenylenvinylen (grün) bestehen aus aromatischen Benzolringen, die beispielsweise über Kohlenstoff-Doppelbindungen wie die Perlen einer langen Kette aneinandergereiht sind. Analog zu den Vorgängen in herkömmlichen Leuchtdioden werden die Elektronen der Benzolringe durch eine äußere Spannung – 3 bis 5 V – angeregt. Bei Rückkehr in ihren Grundzustand strahlen sie in einer materialspezifischen Farbe von außergewöhnlicher Brillanz und Weichheit.
Der Aufbau von einfarbigen Organischen Licht Emittierenden Dioden, den OLEDs, basiert auf einem Mehrlagensystem. Eine hauchdünne Polymerschicht wird zwischen zwei Elektroden gebettet. Auf Glassubstrate – aber auch auf durchsichtige, biegsame Trägerfolien – werden zuerst großflächig wenige Atomlagen eines transparenten elektrischen Leiters aus Indium-Zinn-Oxids (ITO) aufgesputtert. Diese Anode wird mit den lichtemittierenden Riesenmolekülen durch Spin-Coating – ein Rotationsgussverfahren – hauchdünn überzogen. Die Fliehkräfte verteilen die Polymere, durch geeignete Lösungsmittel verflüssigt, absolut gleichmäßig auch auf großen Flächen. Die Kathode – eine Kombination verschiedener Metalle und ebenfalls mechanisch flexibel – wird anschließend aufgedampft. Insgesamt bleibt das System dünner als 500 Nanometer (0,5 tausendstel Millimeter). Durch kleine Modifikationen der chemischen Struktur der Polymere lassen sich neue Farben erzeugen. Durch Blenden, also das Mischen der Grundfarben Rot, Grün und Blau, lassen sich darüber hinaus sämtliche Zwischentöne herstellen – natürlich auch Weiß.

Bildtext: Smart-Card mit hell leuchtendem OLED-Display.

hartmut.runge@uk.siemens.de