OLEDs sind erschreckend dünn. Die Rede ist von Halbleiterschichten mit einer Dicke von 100–500 Nanometern. Zum Vergleich: Menschliches Haar ist etwa 200-mal dicker als diese Wirkstoffe. Das ist nicht nur ein kleines Detail. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass OLEDs gebogen, gefaltet und in Kurven eingebettet werden können, was bei herkömmlichen LCD-Bildschirmen nicht möglich ist.
Im Grunde ist ein OLED ein Sandwich. Es basiert auf organischen Molekülen, die Licht emittieren, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Die meisten Verbraucherdisplays verwenden eine zweischichtige organische Struktur, aber einige fortgeschrittene Versionen fügen eine dritte Schicht hinzu, um Elektronen effizienter von der Kathode in den Emissionsbereich zu transportieren. Wir bleiben bei dieser zweischichtigen Architektur, da sie derzeit das Telefon in Ihrer Tasche mit Strom versorgt.
Anatomie eines OLED-Displays
Beim Bau eines Bildschirms geht es um mehr als nur das Stapeln von Materialien. Es geht darum, Ladungsträger (Elektronen und „Löcher“) mit chirurgischer Präzision zu kontrollieren. Jede Komponente hat eine bestimmte Aufgabe, und wenn eine davon ausfällt, wird das Pixel dunkel.
Substrat
Das ist die Grundlage. Es kann durchsichtiger Kunststoff, Glas oder dünne Metallfolie sein. Es gibt kein Licht ab. Es hält einfach alles zusammen. Glas ist starr und flach. Kunststoff ist flexibel. Das von Ihnen gewählte Material bestimmt, ob sich Ihr Bildschirm verbiegt oder bricht.
Anode
Die Anode liegt einseitig und ist transparent. Wenn Strom fließt, werden Elektronen weggezogen, wodurch effektiv „Löcher“ (positive Ladungsträger) entstehen. Irgendwo müssen diese Löcher hin.
Leitende Schicht
Dies ist die erste organische Schicht. Es besteht aus organischen Kunststoffmolekülen, wobei Polyanilin eine häufige Wahl ist. Sein einziger Zweck besteht darin, diese Löcher von der Anode in die Mitte des Geräts zu transportieren. Betrachten Sie es als einen Flur für positive Ladungen.
Emissive Schicht
Hier geschieht die Magie. Hier handelt es sich um einen anderen Satz organischer Kunststoffmoleküle, normalerweise Polyfluoren. Es empfängt Elektronen von der anderen Seite und trifft auf die Löcher der leitenden Schicht. Bei der Rekombination von Elektronen und Löchern wird Energie in Form von Licht freigesetzt. Diese Ebene ist das Pixel.
Kathode
Auf der anderen Seite der Emissionsschicht injiziert die Kathode Elektronen in den Stapel. Abhängig von der Art des Bildschirms kann diese Schicht transparent (Licht entweichen lassen) oder reflektierend (Licht nach vorne reflektierend) sein. Transparenz ist für die meisten modernen Monitore von entscheidender Bedeutung.
Fertigung: Wo die Kosten ins Spiel kommen
Das Entwerfen des Stapels ist einfach. Es ist ein Albtraum, diese organischen Moleküle ohne Kontamination, Defekte oder Abfall auf ein Substrat zu bringen. Der Großteil der Herstellungskosten liegt.
Es gibt im Wesentlichen drei Möglichkeiten, diese organischen Schichten aufzutragen. Jeder Ansatz hat unterschiedliche Kompromisse zwischen Kosten, Effizienz und Skalierbarkeit.
1. Vakuumthermische Verdampfung (VTE)
Dies ist die traditionelle Methode. In der Vakuumkammer werden organische Moleküle erhitzt, bis sie verdampfen. Anschließend schweben sie durch das Vakuum und kondensieren zu einem dünnen Film auf dem abgekühlten Substrat.
* Problem: Es ist teuer. Es ist ineffizient. Sie verschwenden viel Material, das nie das Ziel erreicht. Es begrenzt auch die Größe der Paneele, die wirtschaftlich hergestellt werden können. Kleine Bildschirme? Bußgeld. Ein großer 80-Zoll-Fernseher? Es ist nicht praktikabel.
2. Organische Gasphasenabscheidung (OVPD)
Eine Steigerung der Effizienz. Dabei bewegt das Trägergas verdampfte organische Moleküle durch einen Niederdruckreaktor mit heißen Wänden. Das Gas transportiert die Moleküle zu einem gekühlten Substrat, wo sie kondensieren.
* Vorteile: Die Verwendung von Gas steigert die Effizienz und senkt die Kosten.
