OLED: Ist das die Lichttechnologie der Zukunft?

Die OLED-Technologie ist bereits ein echter Game-Changer in der Welt der Displays und Bildschirme. OLED steht für „Organic Light Emitting Diode“ und ermöglicht ein perfektes Schwarz und einen hohen Kontrast bei fast jedem Blickwinkel. Doch die Technologie hat auch das Potenzial, alles zu verändern, was wir über Beleuchtung wissen.

Was ist OLED?

OLEDs (organic light-emitting diode) sind eine spezielle Art von Leuchtdioden, die aus organischen  Verbindungen bestehen. Im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs, die anorganische Materialien verwenden, setzen OLEDs auf kohlenstoffbasierte Moleküle und Polymere, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie hindurchfließt. Die Geschichte der OLED-Technologie begann in den 1980er Jahren, als Wissenschaftler wie Ching W. Tang und Steven Van Slyke von Kodak die ersten funktionsfähigen OLEDs entwickelten.

Diese Entdeckung eröffnete neue Möglichkeiten für flache, flexible und energieeffiziente Displays. Und seit den ersten bahnbrechenden Prototypen machte die Forschung im Bereich der OLED-Technologie immense Fortschritte. Darauf aufbauend brachten bereits die 1990er-Jahre die ersten kommerziellen Anwendungen, allerdings nur bei kleinen Displays, beispielsweise in MP3-Playern, Autoradios und Digitalkameras. Im neuen Jahrtausend feierten sie dann ihren Durchbruch, und zwar beginnend mit der Einführung großformatiger   und flexibler Bildschirme.

• Sony stellte 2007 den XEL-1 vor, den ersten OLED-Fernseher für den Konsumentenmarkt. Dieser 11-Zoll-Fernseher war extrem dünn und zeigte das Potenzial von OLED-Technologie für großformatige Displays.
• LG und Samsung begannen 2010 mit der Produktion großformatiger OLED-Fernseher, die 55 Zoll und größer waren. Diese Fernseher boten herausragende Bildqualität und tiefes Schwarz.
• 2013 führte Samsung das erste biegsame OLED-Smartphone ein, das Galaxy Round, welches die Flexibilität der OLED-Technologie demonstrierte.

In den letzten Jahren haben Forscher*innen zudem bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von kostengünstigeren Herstellungsverfahren erzielt, wie zum Beispiel die Roll-to-Roll-Produktion, die eine Massenproduktion von OLEDs ermöglichen könnte. Zudem wurden umweltfreundlichere Bestandteile eingeführt, die die Lebensdauer der OLEDs verlängern und die weniger schädlich für die Umwelt sind. Zum Beispiel werden jetzt phosphoreszierende Materialien verwendet, die effizienter sind als herkömmliche fluoreszierende Materialien.

Dank sattem Schwarz und starken Kontrasten feierten OLED-Displays ihren Durchbruch bei großformatigen Fernsehern.

OLED-Technologie: Aufbau und Funktionsweise

Ein OLED-Display besteht aus mehreren Schichten, die jeweils eine spezifische Funktion haben:

• Substrat: Die Basis, oft aus Glas oder Kunststoff.
• Anode: Eine Schicht, die sogenannte Elektronenlücken in die organische Schicht leitet.
• Organische Schichten: Diese bestehen aus mehreren Schichten, darunter eine Emissionsschicht, die Licht erzeugt, und eine Transportschicht, die den Transport von Elektronen und Löchern erleichtert.
• Kathode: Eine Schicht, die Elektronen in die organische Schicht leitet.

Die Funktionsweise von OLEDs basiert auf der Elektrolumineszenz. Wenn Spannung an die Anode und Kathode angelegt wird, wandern Elektronen von der Kathode zur Anode und rekombinieren in der Emissionsschicht mit den Löchern. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Licht frei, das durch das transparente Substrat nach außen strahlt. Die Farben des Lichts werden durch die chemische Zusammensetzung der organischen Materialien bestimmt, die in der Emissionsschicht verwendet werden.

Stärken der OLED-Technologie bei Displays

OLEDs bieten eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Displaytechnologien:

• Hervorragende Bildqualität:
  OLED-Displays bieten beeindruckende Farben, tiefes Schwarz und einen hohen Kontrast, da jeder Pixel sein eigenes Licht erzeugt und individuell gesteuert werden kann.
• Flexibilität und Leichtigkeit:
  OLEDs sind dünn und flexibel, was neue Designmöglichkeiten eröffnet, von gebogenen Bildschirmen bis hin zu faltbaren Geräten.
• Energieeffizienz:
  Da OLEDs kein Hintergrundlicht benötigen und nur die aktiven Pixel beleuchten, sind sie oft energieeffizienter als LEDs und weisen einen geringeren Stromverbrauch
• Schnelle Reaktionszeit:
  Ideal für bewegte Bilder und Virtual Reality, da OLEDs eine höhere Bildwiederholungsfrequenz erreichen als herkömmliche Bildschirme.

OLED-Lampen: Klare Vorteile für stimmungsvolle Beleuchtung

OLEDs sind nicht nur in Displays vorteilhaft, sondern auch in der Beleuchtung. Ein herausragendes Merkmal von OLED-Lampen ist ihr angenehmes Licht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lichtquellen können OLEDs ein gleichmäßiges, blendfreies Licht liefern, das sich sehr wohltuend auf die Augen auswirkt und somit ideal für den Einsatz in Wohn- und Arbeitsbereichen ist, zum Beispiel als Tageslichtlampen. OLED-Panels können in der Deckenbeleuchtung, als Wandleuchten und sogar in Möbel integriert werden.

Darüber hinaus bieten die Dünne und Flexibilität der OLED-Panels eine enorme gestalterische Freiheit. Diese Eigenschaften ermöglichen es, OLEDs in den unterschiedlichsten Formen und Designs herzustellen, was innovative Beleuchtungskonzepte und ästhetisch ansprechende Lösungen in der Architektur und Innendesign erlaubt. Und der Fantasie sind keine Grenzen gesetzt: OLEDs, die unsichtbar und transparent an Wänden, Decken oder sogar Fensterscheiben angebracht werden können, stören tagsüber nicht und erzeugen am Abend ein schönes, natürliches Licht. Was nach Science-Fiction klingt, ist bereits heute in Testlaboren Realität.

Besonders markant: die flächige Beleuchtung, die OLED-Panels ermöglichen. Im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs, die oft punktuelle Lichtquellen darstellen und somit störende Schatten und Blendungen verursachen können, bieten OLEDs eine gleichmäßige Ausleuchtung großer Flächen. Diese Eigenschaft ist ebenfalls besonders vorteilhaft für Anwendungen in der Architektur und im Innendesign, wo oft eine gleichmäßige und sanfte Beleuchtung gewünscht ist. Die flächige Beleuchtung ist erneut ideal für Bereiche, in denen eine gleichmäßige Lichtverteilung wichtig ist, wie zum Beispiel in Büros, Wohnräumen oder Galerien.

Ein weiterer Vorteil von OLED-Lampen: ihre Umweltfreundlichkeit. Im Gegensatz zu herkömmlichen Beleuchtungslösungen enthalten OLEDs keine schädlichen Materialien wie Quecksilber und sind daher recycelbar.

Die OLED-Lampen von WALO-TL verfügen über gewölbte Leuchtflächen. (© WALO-TL GmbH)

Beispiele für OLED-Lampen im Handel

• IKEA bot vor einigen Jahren die Vitsand OLED-Lampe an, eine Hängeleuchte, die sieben OLED-Panels verwendete und 700 Lumen bei einer Farbtemperatur von 2.700K lieferte.
• WALO-TL ist ein deutscher Hersteller, der mit den Modellen WALOSPRING und WALOSUMMER zwei OLED-Leuchten im Angebot hat. Die WALOSPRING ist eine Stehleuchte und die WALOSUMMER eine Pendelleuchte, beide nutzen austauschbare und drehbare OLED-Panels, die in verschiedenen Formen erhältlich sind.
• Ein weiteres Beispiel ist die Gooseneck OLED Lampe von Studio SKK aus London. Diese kabellose Tischlampe verwendet ein einzelnes rundes OLED-Panel von LG Display, das 75 Lumen bei einer Effizienz von 55 Lumen pro Watt und einer Lebensdauer von 40.000 Stunden bietet.
• Acuity Brands bietet die Olessence an, eine Hängeleuchte, die OLED- und LED-Lichtquellen kombiniert. Diese Leuchte ist für den kommerziellen und professionellen Einsatz gedacht und bietet eine angenehme diffuse Beleuchtung.

OLED-Licht: Hindernisse für den großen Durchbruch

Die Herstellung von OLED-Lampen erfordert eine äußerst präzise Fertigung, da die Leuchtschicht nur 200 bis 400 Nanometer dünn ist, was etwa einem Hundertstel der Breite eines menschlichen Haares entspricht. Damit sich OLEDs als Zukunftstechnologie durchsetzen können, ist jedoch eine Steigerung ihrer Effizienz erforderlich. Die derzeit im Handel erhältlichen Produkte erreichen 45 bis 60 Lumen pro Watt, während moderne LEDs eine Lichtausbeute von bis zu 150 Lumen pro Watt im alltäglichen Betrieb ermöglichen. Weitere Herausforderungen sind:

• Kosten: Die Produktion von OLEDs ist teurer als die von herkömmlichen LEDs, was die Endpreise für Verbraucher*innen erhöht. Besonders die Herstellung der organischen Materialien und der komplexen Schichtstrukturen ist kostspielig und kostet rund 5 bis 10-mal so viel wie bei der LED-Technologie.
• Lebensdauer: Organische Materialien können schneller altern und weniger langlebig sein als anorganische Alternativen. Insbesondere die blauen OLEDs haben eine kürzere Lebensdauer, was die Gesamthaltbarkeit der Displays beeinträchtigt.
• Empfindlichkeit: OLEDs sind anfälliger für Feuchtigkeit und Sauerstoff, was spezielle Verpackungen und Schutzmaßnahmen erfordert. Diese Empfindlichkeit kann die Produktionskosten erhöhen und die Haltbarkeit der Endprodukte beeinträchtigen.
• Herstellungsprozess: Die Herstellung von großflächigen und flexiblen OLED-Displays ist technisch anspruchsvoll und erfordert präzise Kontrollmechanismen, um Defekte und Ineffizienzen zu minimieren.

Dennoch schreitet die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich kontinuierlich voran, und die Vorteile von OLEDs könnten bald dazu führen, dass diese Technologie in vielen Bereichen des täglichen Lebens unverzichtbar wird. Es bleibt spannend zu beobachten, wie sich die OLED-Technologie weiterentwickelt und welche neuen Innovationen sie noch hervorbringen wird.