Forschung

OLED-Displays mit mehr Energieeffizienz?

Forscher der Universität von Michigan haben einen Weg gefunden, die Lichtausbeute einer OLED deutlich zu erhöhen. Welche Materialien sie hierfür eingesetzt haben und was das für zukünftige OLED-Applikationen bedeuten könnte.
Changyeong Jeong, Doktorand für Computer- und Elektrotechnik an der Universität Michigan, zeigt eine ultradünne auf Silber basierte OLED. (Foto: Robert Coelius/Michigan Engineering)
Changyeong Jeong, Doktorand für Computer- und Elektrotechnik an der Universität Michigan, zeigt eine ultradünne auf Silber basierte OLED. (Foto: Robert Coelius/Michigan Engineering)

In einer OLED, einer organischen Leuchtdiode, kann bis zu 80 Prozent des produzierten Lichts in der Diode selbst stecken bleiben – dieser Effekt wird mit Waveguiding beschrieben. Anschaulich erklärt erreichen die Lichtstrahlen nicht den benötigten Winkel, um aus der OLED auszutreten, und reflektieren innerhalb der Konstruktion. Ein Großteil dieses Lichts ist regelrecht zwischen den zwei Elektroden gefangen, welche die Lichtquelle umgeben. Hier spielt vor allem die transparente Elektrode zwischen dem Licht-emittierenden Material und dem Glas eine Rolle; sie ist normalerweise aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) gefertigt.

„Ohne zusätzliche Maßnahmen ist die Schicht mit dem stärksten Waveguiding“, erläutert Jay Guo, Professor für Elektro- und Computertechnik der University of Michigan. Er und ein Team haben nun eine Methode entwickelt, die Lichtausbeute zu erhöhen. Hierfür ersetzten die Wissenschaftler die ITO-Elektrode durch eine aus einer 5 Nanometer dünnen Silberschicht auf einer Basisschicht aus Kupfer. Somit konnten die Forscher das Waveguiding dieser Schicht bei gleichbleibender Leistung eliminieren. In einem Laborexperiment konnte eine um 20 Prozent höhere Lichtausbeute nachgewiesen werden.

Im Labor konnte das Forscherteam um Professor Jay Guo die Wirksamkeit der modifizierten Elektrode nachweisen. (Foto: Robert Coelius/Michigan Engineering)
Im Labor konnte das Forscherteam um Professor Jay Guo die Wirksamkeit der modifizierten Elektrode nachweisen. (Foto: Robert Coelius/Michigan Engineering)

„Die Industrie könnte mehr als 40 Prozent des reflektierten Lichts befreien, hauptsächlich durch den Austausch der konventionellen ITO-Elektrode durch unsere Nanoschicht aus transparentem Silber“, erläutert Changyeong Jeong, Doktorand an der Universität Michigan und Erstautor der dazugehörigen Studie. Ein weiterer Faktor, der die Lichtausbeute schmälert, ist beispielsweise die Struktur des aufliegenden Glases. Auch hier lassen sich durch Ändern der Glasstruktur bessere Ergebnisse erzielen.

Konstruiert wurde die OLED in der Lurie Nanofabrication Facility, als Sponsor fungierte Zenithnano Technology, eine von Jay Guo mitgegründete Firma. Die Universität Michigan hat bereits ein Patent angemeldet. Die Entdeckung könnte dabei helfen, OLEDs bei gleichbleibender Lichtleistung mit weniger Energie zu betreiben. Das wiederum würde zum Beispiel die Lebensdauer von Batterien und Akkus für Laptops und Smartphones erhöhen – oder OLED-Displays energieeffizienter machen.