OLED-Neuentwicklung

LEDs – Neues Verfahren soll energiesparender sein / Bildquelle: pixelio.de, La-Liana

Forscher der Universitäten Bonn und Regensburg haben neuartige OLEDs entwickelt, die Bildschirme von TV-Geräten, Tablets und Smartphones energiesparender und billiger machen. Die Technik könnte beispielsweise auch für leuchtende Fliesen in Küche und Bad eingesetzt werden. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Angewandte Chemie vorgestellt.

Neuartige Moleküle for OLEDs / Bildquelle: Prof. Dr. John Lupton/Uni Regensburg

Die Forscher haben eine neue Art der LEDs entwickelt, da herkömmliche Bauteile dieser Art zwar ein scharfes Bild ermöglichen, aber nur ein Viertel der verwendeten Energie in Licht umwandeln. Die Ausbeute lässt sich zwar erhöhen, wenn man kleine Mengen Platin oder Iridium hinzufügt. Diese Elemente sind aber selten und teuer, was hochwertige Displays bisher kostspielig werden ließ.

Mit den neuartigen Leuchtdioden könnte sich das ändern, da diese eine hohe Lichtausbeute ohne Edelmetalle erreichen. Herkömmliche OLEDs funktionieren nach einem einfachen Prinzip: Ein dünner Film der organischen Moleküle Kohlenstoff und Wasserstoff wird mit zwei Elektroden verbunden. Diese werden an eine Batterie angeschlossen, so dass ein Strom aus positiven und negativen Ladungen fließt. Treffen diese dann aufeinander, vernichten sie sich in einem Lichtblitz.

Da sich positive und negative Ladungen anziehen, sollte die Lichterzeugung im Display theoretisch effizient klappen. Allerdings sind die Ladungen auch magnetisch, sie haben einen so genannten Spin. Bei gleichem Spin stoßen sie sich gegenseitig ab, genauso wie Nordpole zweier Magneten. Dann gibt es keinen Lichtblitz und die Energie wird oft nur in Wärme umgewandelt. Hersteller können den Wirkungsgrad erhöhen, indem sie die Magnetwirkung von Platin und Iridium nutzen. Dadurch wird das Display aber teuer und ist auch nicht mehr organisch.

John Lupton von der Universität Regensburg erhöht die Ausbeute mit einem ganz anderen Mechanismus. Ladungen können die Richtung ihres Spins nämlich spontan ändern. Dazu muss man nur lange genug warten. Das Problem: Herkömmliche OLEDs können die Energie dafür nicht lange genug speichern. Nach Sigurd Höger von der Universität Bonn können die von ihnen konstruierten OLEDs elektrische Energie augenscheinlich deutlich länger speichern. Sie können daher die spontanen Sprünge der Spins nutzen, um Licht zu erzeugen – zumindest wir das vermutet. Die neuen, rein organischen OLEDs könnten daher sehr energieeffizient sein und ließen sich industriell auf vielfältigste Art und Weise einsetzen.

Die Arbeit wurde von der Volkswagen-Stiftung und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Kooperationspartner waren die University of Utah und das renommierte Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.).

Publikation: Metal-free OLED triplet emitters by side-stepping Kasha’s rule; D. Chaudhuri, E. Sigmund, A. Meyer, L. Röck, P. Klemm, S. Lautenschlager, A. Schmid, S. R. Yost, T. Van Voorhis, S. Bange, S. Höger und J. M. Lupton; Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.201307601)

www.uni-regensburg.de und www.uni-bonn.de