Bald folienbasierte Lampen dank OLED?

Während die OLED-Technologie in Bildschirmen, Fernsehern und Handyanzeigen bereits häufig verbaut wird, haben organische Leuchtdioden für Beleuchtungsanwendungen erst ansatzweise Marktreife erlangt. Doch die physikalischen und elektronischen Eigenschaften der OLED (Organic Light Emitting Diode) sind faszinierend. Aufgrund ihrer Materialeigenschaften wäre es beispielsweise denkbar, dass sich mittels dieser Technologie biegsame, folienbasierte Lampen und Bildschirme herstellen lassen. Bis diese und andere Anwendungsmöglichkeiten jedoch weiter ausgelotet werden können, muss Grundlagenarbeit geleistet werden. Zwei besonders grosse Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entwicklung der OLED-Technologie sind: eine effizientere Lichtabgabe und die Erhöhung der Lebensdauer dieser Dioden.

Totalreflexion als physikalische Herausforderung

Hergestellt werden OLED-Leuchtmittel, indem organische halbleitende Materialien Schicht für Schicht auf einen Träger appliziert werden. Da diese Schichten vollkommen flach aufeinanderliegen, entsteht ein optisches Phänomen, das die Leuchtkraft von OLEDs stark einbrechen lässt: Die sogenannte Totalreflexion, die eine verringerte Lichtauskopplung nach sich zieht. Denn erzeugtes Licht, das im Innern des Leuchtelements in einem sehr flachen Winkel auf Grenzflächen trifft, wird reflektiert. Die Grenzflächen zwischen dem transparenten Trägermaterial und Luft beziehungsweise der applizierten OLED wirken dann wie ein Spiegel. Dieses Licht bleibt in der OLED gefangen, anstatt – wie gewünscht – in die Umgebung zu entweichen. Umgehen lässt sich dieses Problem, indem eine oder mehrere Schichten im Innern verbaut werden, die aufgeraut sind. Es stellt sich allerdings die Frage, welche Oberflächenstruktur die besten Ergebnisse bringt.

Softwareentwicklung für mehr Licht

Die Bearbeitung der Frage, wie sich die Lichtabgabe von OLEDs erhöhen lässt, wird mittels computergestützter physikalischer Modelle vorangetrieben. Dabei modelliert man das Streuverhalten von Licht. Auf diese Weise soll eine optimierte Oberflächenstruktur entwickelt werden. Im Rahmen einer Masterarbeit am Institute of Computational Physics wurde hierzu ein neuer Ansatz entwickelt: Die gemessene Topographie einer aufgerauten Oberfläche dient als Basis für diese Berechnung. Im Zentrum der geleisteten Entwicklungsarbeit stand deshalb das Schreiben von neuen Softwaremodulen für das bereits bestehende Programm «Setfos». Diese neuen Module ermöglichen es, Topographiedaten in die Simulation einzubinden. Wie erste Tests und experimentelle Validierungen gezeigt haben, ist die Simulationsmethode zuverlässig und zudem nicht auf viel Rechenleistung angewiesen.