OLED - Der Bildschirm der Zukunft?

Stand: 14.04.03

Seminarvortrag zum Seminar Allgemeine Informatik

Daniel Webelsiep

Betreuer: Prof. Dr. V. KlementProf. Dr. P. Kneisel

SS 2003

Inhalt des Vortrags

Seite 2 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

OLED - Eine kurze Einführung

Das OLED Prinzip

Erste Produkte mit OLED Display

TFT vs. OLED

Analyse des Marktes

Die Zukunft der OLEDs

• Aufbau und Struktur

• Wie das Licht entsteht

• SM-OLED und Polymer OLED

• Ansteuerung des Displays

• Herstellungsprozesse

OLED - Was ist das?

Seite 3 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

OLED - Organic Light Emitting Diode

Häufig verwendete Synonyme

• 'OEL' (Organic Electroluminescent)

• 'Polymer LED', kurz 'PLED'

Die wichtigsten Eigenschaften

• dünn und flexibel

• geringer Stromverbrauch

• günstige Herstellung

• universelle Einsatzmöglichkeiten

Quelle: DuPont

Normale LEDs

Seite 4 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

LED - Light Emitting Diode

Besteht aus Halbleitern

Emittiert Licht, wenn die Diode von Strom durchflossen wird

Die Einsatzgebiete• Leuchten und Lichter

• Informationsanzeigen

• Laser

Quelle: LCD Museum

Das OLED Prinzip

Seite 5 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Elektronik 10/2002

Entwicklung seid 1987 bei Kodak

Erste Prototypen in 1998

Zwei Arten von OLEDs• SM-OLED

• Polymer LED

Lumineszenz mit Strom

Hohe Leucht- dichte bei niedri-gen Spannungen

Aufbau einer OLED

Seite 6 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Elektronik 10/2002

Polymerschicht zwischen Kathode und durchsichtiger Anode

Glassubstrat als Grundplatte

Versiegelung durch Abdich-tungsrahmen und Glas-abdeckung

Invertierte OLEDs

Seite 7 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Heise Newsticker

20% höhere Leuchtdichte durch invertierte Strukturen

Verschiedene Grundsubstrate möglich

Durchsichtige Kathode nötig

Wie das Licht entsteht

Seite 8 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Covion

Quelle: Elektronik 10/2002

Elektronen und Löcher werden durch Kathode und Anode injektiert

Bildung von Exzitonen im Polymer

Lichtemission durch Reorganisation

Freiwerdende Energie bes- timmt Farbe

Seite 9 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

SM-OLEDs

Quelle: Covion

SM-OLED (Small Molecule)

"Low molecularweight dyes", Farbstoffe mit einigen Benzolringen

entwickelt von Kodak seid 1987

Verfügbare Farben Rot, Orange, Grün, Blau und Weiß

Lizenziert von Pioneer, Sony und Samsung

Vollfarbige Displays verfügbar

Polymer OLEDs

Seite 10 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Covion

Entwickelt an der Cambridge Universität

Weiterentwicklung durch CDT "Spin off" der Universität

High molecular weight polymers

Polythiophen (rot), Polyfluoren (blau) und Polyphenylenvinylen (grün)

Entstehen durch Abspaltung aus dotierter Poly-merflüssigkeit

Materialforschung

Seite 11 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Kodak

Lebensdauer der Polymere wichtiges Gebiet der Forschung

LEDs liegen bei 50.000h - 100.000h

Unterschiedliche Alterung der Farben

Passive Displays

Seite 12 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Elektronik 10/2002

Gleiche Ansteuerungselektronik wie bei TFT LC Displays

Strom steigt mit wachsenden Pixelzahl an, daher nur kleine Displays möglich

Einfache und billige Herstellung

Benutzung vor allem in mobilen Geräten

Aktive Displays

Seite 13 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: c't 02/1999

Jedes Pixel wird einzeln angesteuert

Transistoren regeln den Stromfluss

Kondensator zur Speicherung des vorherigen Bildinhaltes

Teurer in der Herstellung

Ermöglicht großflächige Displays

Wird bei TFT- und Plasmadisplays genutzt

Herstellungsprozess

Seite 14 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: IMS Frauenhofer Institut

Herstellung ist noch schwierig und teuer, beeinflusst die Lebensdauer der OLEDs

Nur wenige Anlagen in Betrieb

Mischverdampf-ungsverfahren zur Produktion von SM-OLEDs

Gleiche Anforder-ungen wie bei Chip-Produktion

InkJet-Verfahren

Seite 15 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Chemsoc

Printverfahren für Polymer OLEDs

Entwickelt von CDT und Epson

Entscheidender Durchbruch für die OLED-Fertigung

400 Mio. Euro vom DFF für Displaywerk in 2005

Erste Anwendungen (1)

Seite 16 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Kodak

Quelle: Motorola

Quelle: Covion

Einige Produkte auf der Cebit

Digitalkamera mit 2,2 Zoll

OLED Display

Handys von Motorola, Sanyo und Samsung

Kleine Anzeigen für z.B. Autos, Haushaltsgeräte

Erste Anwendungen (2)

Seite 17 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Philips

Quelle: Pioneer Quelle: Chi Mei Optoelectronics

Der "Bond-Rasierer" von Philips

Autoradios von Pioneer und Kodak

20" Display von CMO, weitere von Samsung, Kodak und Sony

Lampen von Osram

TFT vs. OLED

Seite 18 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

TFT LCD (Liquid Crystal Display) beherrschen den Markt zu 56%

Vorteile TFT gegenüber CRT

Nachteile der TFTs

• Absolute Schärfe, keine Konvergenzfehler

• Flimmerfreie Darstellung

• Hohe Leuchtkraft, geringer Stromverbrauch

• Feste Auflösung

• geringerer Farbumfang

• langsamere Reaktionszeit

• teuer

Hintergrundbeleuchtung erzeugt Licht

Polarisationsschichten filtern das Licht

Flüssigkeitskristalle drehen die Licht-polarisation und filtern bestimmte Farben heraus

7% des erzeugten Lichtes kommt durch

Funktionsweise der LCD

Seite 19 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Tom's Hardware

Von TN-Film, IPS und MVA

Seite 20 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Tom's Hardware

TN-Film (Thin Nemaic) geringer Blickwinkel schnelle Reaktionszeit

IPS (In-Plane Switching) großer Blickwinkel kräftige Farben hoher Stromverbrauch

MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) großer Blickwinkel hoher Kontrast auch PVA von Samsung

Stärken von OLEDs (1)

Seite 21 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Kodak

Voller Blickwinkel bei OLED Displays

Stabile Farben, voller Farbumfang

hohe Reaktionsge-schwindigkeit < ms

Volle Leuchtkraft, da OLED das Licht selbst erzeugen

Schärfe, keine Konvergenzfehler und feste Auflösung wie bei TFT LCDs

Stärken von OLEDs (2)

Seite 22 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Kodak

Voller Kontrast, auch bei direkter Sonneneinstrahlung

geringer Stromverbrauch unterstützt mobilen Einsatz

Dicke von ca. 2 mm, Hintergrund-

beleuchtung fehlt

Weniger anfällig gegenüber Berührungen

Marktanalyse (1)

Seite 23 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

großer Wachstumsmarkt in den nächsten 10 - 15 Jahren

Marktvolumen von 3 Mrd. Dollar in 2007

Stark differierende Zahlen der Marktanalysten

Erste Produkte im mobilen Bereich• Handy Digitalkamera

• PDA Camcorder

• MP3 Player kleine Anzeigen

• Autoradio Spiele (Pocket PC)

Markanalyse (2)

Seite 24 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: DisplayResearch

große Displays erst in 5 Jahren, TV Displays in 10 Jahren

Warten auf Serienreife der PLEDs

Zukünftige Anwendungen

Seite 25 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Siemens AG

Beleuchtung für Autos, Wohnung Stichwort: leuchtende Tapeten

Anzeige auf Chip-Karten, z.B. Kontostand

Zusammenrollbare Monitore

Elektronisches Papier

Die Zeitung der Zukunft mit Internetzugang

Der Bildschirm der Zukunft

Seite 26 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Quelle: Siemens AG

OLEDs bieten Vorteile gegenüber TFTs

Forschung ist noch am Anfang

• geringer Stromverbrauch, höhere Helligkeit

• bessere Darstellung bei Kontrast und Farben

Mobile Produkte schon verfügbar

Großes Marktpotential

OLED Displays sind die Bildschirme der Zukunft

Ende des Vortrags

Seite 27 OLED - Der Bildschirm der Zukunft Daniel Webelsiep

Danke für die Aufmerksamkeit!