Die OLED als Spiegel

Spiegelkabinett-Installation auf dem OSRAM OLED Stand der Light + Building 2010

OLED, Spiegelfläche

In einem normalen OLED-Schichtsystem sind typischerweise alle funktionalen Schichten transparent, bis auf die Kathode, die aus einem Metall wie Aluminium besteht. Eine OLED in einfachster Grundausführung bringt daher ein ganz wichtiges intrinsisches Design-Feature mit sich. Sie hat im ausgeschalteten Zustand eine Anmutung wie ein Spiegel. Damit wird aus dem Leuchtmittel ein Baumaterial, welches mit einer Zweitfunktionalität aufwarten kann. Das Hin- und Herschalten zwischen einem Spiegel und einer flächigen Lichtquelle beflügelt natürlich die Fantasie von Designern und die Anwendungen gehen sicherlich über naheliegende Ideen wie den Schminkspiegel im Bad oder auch im Auto hinaus. Das liegt auch darin begründet, dass in Kombination mit entsprechenden Strukturierungstechniken z.B. die Möglichkeit besteht, nur Teilbereiche eines großflächigen Spiegels aufleuchten zu lassen.

Als Einschränkung muss allerdings die Winkelabhängigkeit der Lichtfarbe genannt werden, die einfach in der Physik des Bauteils begründet liegt.

Das dünne Schichtsystem einer OLED bildet einen optischen Resonator in Richtung der Oberflächennormale, d. h. ein optisches System mit einer Gesamtdicke von einigen Wellenlängen des abgestrahlten Lichts und je einem Spiegel an jedem Ende. Eine OLED ist streng genommen ein Halbresonator, da sich nur die Metallkathode wie ein echter Spiegel verhält.

Abhängig von der Dicke und den Brechungsindizes der Materialien erzeugt der Resonator bei Licht einer bestimmten Wellenlänge eine oder mehrere Resonanzen. Je höher der Abstrahlwinkel ist, mit dem die Lichtstrahlen das Bauteil verlassen, desto mehr verschiebt sich die Farbe des emittierten Lichts. Dementsprechend kann die Emissionsfarbe einer OLED stark vom Abstrahlwinkel abhängen. Diese Abhängigkeit kann durch eine kluge Auslegung der Schichtdicken sowie der Position der Emitter gegenüber der reflektierenden Kathode minimiert werden. Dies bedeutet auch, dass es bei der Lichterzeugung innerhalb eines Resonators immer eine optimale Position gibt, von der aus ein Emitter das Licht einer bestimmten Wellenlänge mit höchster Effizienz abstra

OLED-Farbkoordinaten

Der Stack bildet nicht nur einen Mikroresonator, sondern besitzt zudem auch wellenleitende Eigenschaften. Die Lichterzeugung in den aktiven Schichten erfolgt isotrop, aber nur ein kleiner Anteil des Lichts verlässt tatsächlich das Bauteil. Dieser Anteil befindet sich innerhalb des sogenannten „Austrittskegels“, der durch die Bedingung der inneren Totalreflexion an den Übergängen definiert ist. Der weit größere Anteil (ca. 85 %) geht durch Wellenleitung in den organischen Schichten und im Substratglas verloren. Diese Einschränkung kann umgangen werden, indem man zusätzlich einen Diffusorfilm auf das Substratglas aufbringt, der an dessen Brechungsindex angepasst ist und Licht streuende Partikel enthält. In einem solchen Fall dringt Licht, das sich im Substrat befindet, in den Diffusorfilm ein, verändert durch Ablenkung an einem Partikel seine Richtung und verlässt den Diffusorfilm schließlich in einem geeigneten Winkel. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass mehr Licht genutzt wird und somit eine höhere Gesamtleistung des Bauteils und eine bessere Farbmischung aufgrund der statistischen Streuung aller Wellenlängen erreicht wird. Dies hat eine weitaus geringere Winkelabhängigkeit der Emissionsfarbe zur Folge. Der einzige Nachteil eines Diffusorfilms ist der Verlust der spiegelähnlichen Erscheinung des Bauteils im ausgeschalteten Zustand, wenngleich der Diffusorfilm selbst eine hochglänzende Oberfläche besitzt. Statt eines externen Diffusorfilms auf dem Substratglas kann auch im Inneren des Bauteils eine Streuschicht eingebaut werden, die zu einer nochmals verbesserten Effizienz führt.

OLEDs im Schminkspiegel einer Sonnenblende im Auto

OLED Spiegel
OLED Spiegel

Spiegel-OLED in einer Point of Sales Anwendung

OLED Spiegel