Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind neuartige großflächige Lichtquellen, die auf organischen Halbleiter basieren und seit etwa zwei Jahren kommerziell verfügbar sind. Die besonderen Eigenschaften von OLEs erfordern neue Messverfahren zur Lebensdauerbestimmung. In einer umfangreichen Studie hat die PTB in Zusammenarbeit mit allen europäischen OLED-Herstellern relevante Lebensdauerkriterien bestimmt.
OLEDs bestehen aus großflächigen, aber nur wenigen hundert Nanometer dünnen Schichten aus organischen Materialien, in denen das Licht erzeugt wird. Im laufenden Betrieb altern die organischen Schichten, und es kann zu unerwünschten Effekten kommen, etwa einer Farbänderung des Lichts. Eine deutlich sichtbare Änderung der Lichtfarbe wird aber von vielen Verbrauchern genauso wenig gewünscht wie abnehmende Helligkeit, sodass diese beiden Kriterien für die Abschätzung der Lebensdauer einer OLED relevant sind.
Im Rahmen eines Kooperationsprojektes hat die PTB einen Messplatz zur Beurteilung der Lebensdauer von OLEDs entwickelt und mit ihm 60 OLEDs der Firmen Osram OS, Philips sowie der Fraunhofer-Einrichtung COMEDD untersucht. Der Messplatz ermöglicht die In-situ-Überwachung sämtlicher für OLEDs relevanten optischen, thermischen und elektrischen Größen. Konkret werden die mittlere und ortsaufgelöste Leuchtdichte, die spektrale Zusammensetzung des Lichts und damit u. a. dessen ähnlichste Farbtemperatur und Farbwiedergabe für unterschiedliche Blickwinkel sowie OLED-Betriebsspannung, Betriebsstrom und -temperatur erfasst.
Die Lebensdauer von OLEDs beträgt mehrere tausend Stunden und wird in der Praxis mithilfe sogenannter beschleunigter Alterungsverfahren bestimmt. In dem Projekt wurde der neue Messplatz auch genutzt, um beschleunigte Alterungsversuche zu validieren. Dabei haben die Projektpartner beispielsweise baugleiche OLEDs bei deutlich erhöhten Stromstärken betrieben, sodass bereits nach wenigen hundert Stunden das Ende ihrer Lebensdauer erreicht war. Es wurde ein Modell zur Bestimmung der Lebensdauer unter realen Bedingungen entwickelt und dann bestätigt.
Auf Grundlage dieser Ergebnisse wird jetzt in einem technischen Komitee bei der Internationalen Beleuchtungskommission CIE unter Leitung der PTB eine standardisierte Messempfehlung für OLEDs erarbeitet, die von besonderem Interesse für OLED-Hersteller ist. Darüber hinaus wird demnächst in einem Buch eine detaillierte Beschreibung der hier dargestellten Methoden zur Bestimmung der Lebensdauer von OLEDs veröffentlicht.
Thorsten Gerloff
Fachbereich 4.1 Photometrie und angewandte Radiometrie
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Gerloff, T.; Sperling, A.; Lindner, D.; Meyer, M.; Pends, S.: In situ measurements of OLED lifetime. Proc. NEWRAD 86 (2011)