Was können wir zukünftig von PMOLED erwarten?

Bild 1: Die PMOLED-Displays haben ein Kontrastverhältnis von mehr als 10.000:1; sie sind damit weit kontrastreicher als jede andere Technologie.Densitron

Seit 2004 beschäftigt sich Densitron mit der PMOLED-Technik. Das Unternehmen konnte in diesen zehn Jahren einen deutlichen Fortschritt erzielen: Während anfangs Lebensdauer und Preis noch nicht überzeugten, wissen heutzutage die Entwickler die technischen und kommerziellen Vorteile von OLEDs zu schätzen. So übertreffen PMOLEDs mit einem Kontrastverhältnis von größer als 10.000:1 jede vergleichbare Technologie. Als selbstleuchtendes Display hängt der Stromverbrauch hauptsächlich von der eingestellten Helligkeit und dem dargestellten Bildinhalt ab. Abgeschaltete Pixel sind schwarz und benötigen keinen Strom. Außerdem sind PMOLEDs von jedem Bildwinkel aus gut lesbar – bei einem freistehenden PMOLED sogar von der Rückseite aus.

Vor allem kleine, hochauflösende Displays in PMOLED-Technik zeigen sich vorteilhaft, da der hohe Kontrast sehr kleine Pixel ermöglicht, ohne die Lesbarkeit zu beeinträchtigen.

Ein langes Leben anstreben

Momentan steht im Fokus der Hersteller nach wie vor die Erhöhung der Lebensdauer. So hat Densitron mittlerweile gelbe OLEDs im Portfolio, die bis zu 150.000 Stunden Halbwertszeit spezifiziert sind, bei hellen 80 cd/m² und 64:1 Duty Cycle. Sogar bei Helligkeiten von mehr als 100 cd/m² sichert der Hersteller noch 100.000 Stunden zu.

Bild 2: Bei 75 °C verringert sich die Lichtdichte der gelben OLED deutlich schneller als bei 25 °C.Densitron

Die Lebensdauer ist zwar nach wie vor von der Helligkeit, der Multiplex-Rate und der Temperatur abhängig (Bild 2), aber neue organische Materialien konnten die Lebenserwartung unter gleichen Bedingungen gegenüber den OLEDs von 2004 mehr als verdoppeln. Weitere Verbesserungen sind zu erwarten.

Dünne Displays in Formenvielfalt

Wem die derzeit 1,3 mm breiten OLEDs noch nicht dünn genug sind, kann sich auf die nächste Generation freuen. Dabei setzen Densitron/WSI nach wie vor auf echtes Glas und die Passivierungstechnik, die das organische Material in der Zelle deutlich resistenter gegen den Eintritt von Feuchtigkeit als jeder Kunststoff macht. Mit dieser Technik lässt sich Glas mit einer Stärke von 0,3 mm einsetzen; das ist deutlich dünner als die Spitze eines Druckbleistifts. Dabei ist dieses Glas nicht spröde, sodass es sich sogar biegen lässt. Die Displays sind daher flexibel, ohne die Vorteile eines Glassubstrats aufzugeben. Kunststoffbasierende PMOLEDs gibt es durchaus auch, aber die Frage ihrer Haltbarkeit über mehrere Jahre ist mindestens fragwürdig.

Ob flexibel oder starr, immer mehr Hersteller fertigen kundenspezifische Lösungen in allen möglichen Formen. Achteckige oder kreisrunde PMOLEDs sind mittlerweile möglich, beispielweise für Smart Watches. Die Hürden für die Entwicklung von komplett kundenspezifischen OLEDs sinken deutlich. Die Kosten sind noch nicht so niedrig wie bei einer passiven Mono-LCD, aber für viele Anwender mittlerweile erschwinglich. Bedingt durch diesen Trend wird die OLED zukünftig immer attraktiver für Anwendungen, für die ein Standard-Display keine zufriedenstellende Lösung darstellt.

Transparent und stromsparend

Mit einer transparenten, statt schwarzen Elektrode als Hintergrund, stellen PMOLEDs eine perfekte Basis für eine gute Lichtdurchlässigkeit dar. Das Funktionsprinzip eines LCDs oder TFTs, bedingt die Verwendung von Polfiltern, die das eintreffende Licht nicht nur polarisieren, sondern auch schlucken. Aus diesem Grund kann ein LCD/TFT derzeit nicht mehr als 50 Prozent transparent sein. Polfilter finden bei OLEDs nur zum Schärfen des Bildes sowie als UV-Schutz Einsatz. Ein OLED kann auch ohne Polfilter auskommen und wird dann deutlich transparenter. Ob sich die transparenten Displays in industriellen Anwendungen durchsetzen, ist ungewiss, da der Kontrast maßgeblich davon abhängt, was sich gerade hinter dem Display befindet. Etwas Helles wäre schlecht für die Lesbarkeit.

Bild 3: Die Stromaufnahme eines OLED-Displays nimmt mit der Anzahl der eingeschalteten Pixel nahezu proportional zu. Densitron

PMOLED-Displays präsentieren sich zunehmend als grüne Technologie. Als selbstleuchtendes Display hängt der Stromverbrauch direkt vom Bildinhalt ab. Während man LCDs immer vollflächig von hinten beleuchtet, sind bei OLEDs nur 30 Prozent der Fläche bei durchschnittlichen Bildinhalten aktiv. Ein PMOLED benötigt daher meist deutlich weniger Strom als ein gleichwertiges LCD, insbesondere wenn GUI- und App-Designer ungenutzte Hintergründe möglichst in Schwarz halten.

Die neue EU-Direktive zu Standby-Power gibt einen Maximalwert von 0,5 W vor, der bei vielen Geräten mit VFDs (Vacuum Fluorescent Display, Fluoreszenzanzeige) wie Set-Top-Boxen, Festplattenrekorder, Kaffeemaschinen, nicht ohne eine alternative Displaytechnik einzuhalten sein wird. Das OLED setzt sich in solchen Produkten daher immer weiter durch. Falls ein nicht-leuchtendes Display ausreicht, ist die E-Paper-Technik in Betracht zu ziehen. Bild 3 vergleicht den Energieverbrauch der verschiedenen Technologien miteinander.

Displays mit Symbolen in der Blende

Um PMOLEDs an die Anwendung anzupassen und kosteneffizienter zu machen, liefert Densitron/WSI grafikfähige oder Dot-Matrix-Character-Displays mit integriertem Zeichensatz, die sich mit einer kundenspezifisch bedruckten Blende versehen lassen. Das OLED kann neben dem normalen grafischen Bereich quasi als Backlight gewisse Symbole in der Blende aufleuchten lassen (Bild 4).

Bild 4: PMOLEDs mit kundenspezifisch bedruckter Blende können durch die Blende hindurch Symbole aufleuchten lassen. Densitron

Bei solchen Lösungen lässt man oft den Polfilter weg, damit sich das OLED abhängig von der Anwendung entweder stromsparend dunkler oder heller betreiben lässt. Als Displayschutz genügt die Blende.

Überall geeignet: ob im Auto oder Wohnzimmer

Viele Studien und sogar serienreife Produkte wie von Osram zeigen, dass sich OLEDs auch zur Raumbeleuchtung eignen. Sie können ein besonders warmes Licht mit einer Farbtemperatur von nur 1900 Kelvin erzeugen. Hersteller wie Densitron/WSI produzieren sogenannte Candle-Light-Style-OLEDs, die ein angenehmes Licht erzeugen. Diese OLEDs weisen eine niedrige Farbtemperatur bei einem sehr hohen Farbkontrast auf. Kalt anmutende Blaulichtanteile werden dabei weitgehend verhindert. Die patentierte Technik von Dr. J. H. Jou vom Department of Materials Science & Engineering am National Tsing Hua Universität in Taiwan wird vor Ende 2014 in Serie gehen.

PMOLEDs haben sich mittlerweile im Automotive-Sektor durchgesetzt. Anfangs nur in teuren Sportflitzern zu finden, setzen jetzt auch Mainstream-Hersteller auf die hochwertig anmutenden Displays. Dieser Trend wird sich fortsetzen, da PMOLEDs inzwischen die strengen Vorgaben der deutschen Automobil-Industrie erfüllen. Wo LCDs und TFTs bei niedrigen Temperaturen immer langsamer und anfälliger werden und man sie mitunter beheizen muss, bleiben OLEDs reaktionsschnell und hell. Die beschleunigte Abnutzung der OLEDs bei hohen Temperaturen fällt mittlerweile kaum noch ins Gewicht, da die sichtbare Abnutzung des Displays oberhalb der operativen Lebenserwartung der Fahrzeuge liegt.

Die frühen übertriebenen Markterwartungen an die PMOLED-Technik wurden zwar jahrelang nicht erfüllt, aber vielleicht steht die Technik nun doch vor dem großen Durchbruch. Monochrome LCDs sehen Industriekunden zunehmend als altbacken an, während die Nachteile der OLED-Technik weitestgehend überwunden sind, sodass immer mehr Anwender aus Industrie und Konsumgüterbranche die Vorteile anerkennen: Ein OLED verleiht einem Produkt ein hochwertiges Aussehen,begleitet von einer besseren Optik und Lesbarkeit. Der Trend zum randlosen Display ohne erkennbares Fenster oder Aussparung in der Displayblende lässt sich mit PMOLEDs besser bedienen als mit allen anderen Displaytechnologien. Hervorzuheben sind dabei der pechschwarze, nicht leuchtende Hintergrund und die hell strahlenden Pixel. Die Pixel leuchten effektiv durch die etwas abgedunkelte Blende hindurch und scheinen quasi aus dem Nichts zu kommen. Diesen Überraschungseffekt können andere Displays nicht bieten.

Abgrenzung zu TFTs

PMOLEDs werden im Vergleich zu vollfarbigen TFTs vermutlich ein Nischenprodukt bleiben. Die Ursachen sind in der alterungsbedingten Helligkeitsabnahme jedes Pixels und der Formatbegrenzung zu sehen. Momentan ist 5,5 Zoll das größte marktgängige PMOLED-Format. Wer einen Bildinhalt ständig und bei voller Helligkeit wie bei einem Radiowecker anzeigen möchte, wird weiterhin auf andere Displaytechnologien setzen müssen.

PMOLEDs sind für Geräte interessant, wenn der Bildinhalt nur bei Bedarf erscheinen soll, sich die Helligkeit abhängig vom Umgebungslicht regeln lässt und man Strom wegen Batterie- oder Akkubetriebs sparen muss. Bei gelegentlichem Invertieren der Bildinhalte oder kleinen Animationen braucht man sich keine Gedanken über die unregelmäßige Abnutzung oder den Burn-in-Effekt zu machen, da dieser künftig deutlich später als bislang einsetzt. Die Zukunft von PMOLED sieht somit vielversprechend aus.

(rao)