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OLED-Lebensdauer Magnetfeldmessung soll Lebensdauer blauer OLEDs früh anzeigen

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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Kleine Helligkeitsänderungen unter einem Magnetfeld könnten Hinweise darauf geben, wie lange eine blaue phosphoreszierende OLED ihre Leuchtkraft hält. Ein Forscherteam hat eine Messgröße entwickelt, die mit der späteren Betriebslebensdauer korreliert.

Versuchsaufbau: Mit einer Magnetfeldmessung lässt sich die Lebensdauer blauer OLEDs früh anzeigen.(Bild: The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST))
Versuchsaufbau: Mit einer Magnetfeldmessung lässt sich die Lebensdauer blauer OLEDs früh anzeigen.
(Bild: The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST))

Die Lebensdauer einer OLED lässt sich bislang nur durch lange Betriebstests bestimmen. Das Bauelement wird betrieben, während seine Helligkeit abnimmt. Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) haben einen Ansatz untersucht, der bereits zu einem früheren Zeitpunkt Hinweise auf die Lebensdauer liefern könnte. Dafür messen sie, wie sich die Lichtemission einer OLED unter einem Magnetfeld verändert.

Das Team um Seunghyup Yoo untersuchte blaue phosphoreszierende OLEDs. Bei konstantem Strom legten die Forschenden mit einem Elektromagneten unterschiedliche Magnetfelder an und erfassten die resultierenden Helligkeitsänderungen. Diese sind laut KAIST klein und mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar.

Messgröße korreliert mit der Betriebslebensdauer

Die magnetfeldabhängige Helligkeitsänderung setzt sich aus mehreren Anteilen zusammen. Das Team trennte daraus die Komponente ab, die am stärksten mit der Alterung zusammenhing, und fasste sie in einer Bewertungsgröße zusammen.

Untersucht wurden vier OLED-Varianten mit demselben lichtemittierenden Material, aber unterschiedlichem internem Aufbau. Geräte mit einer kleineren Helligkeitsantwort auf das Magnetfeld im Ausgangszustand behielten ihre anfängliche Leuchtdichte im Langzeittest länger bei. Die Forscher berichten außerdem von einer starken linearen Korrelation zwischen ihrer Bewertungsgröße und dem Logarithmus der Betriebslebensdauer. Sie betrachteten dabei die Zeitpunkte, an denen die Leuchtdichte auf 70 oder 50 Prozent des Anfangswerts gesunken war: LT₇₀ und LT₅₀.

Messsignal verrät frühzeitig verschiedene Bauelemente

Der Magnetfeldeffekt soll die Lebensdauer nicht verlängern. Er dient vielmehr als Messsignal, aus dem sich Unterschiede zwischen Bauelementvarianten früh erkennen lassen. Bei der Entwicklung neuer OLEDs könnte das helfen, vielversprechende Aufbauten auszuwählen, bevor alle Prototypen über lange Zeit betrieben werden müssen.

Warum das Signal mit der Alterung zusammenhängt, untersuchte das Team auch mit Molekülsimulationen und Analysen. Nach der Erklärung der Forscher können bei längerem Betrieb Bindungen in organischen Molekülen aufbrechen. Dabei entstehende Defekte beeinträchtigen die Lichtemission und können sich auch in der magnetfeldabhängigen Helligkeitsantwort zeigen.

Ob sich das Verfahren auf andere OLEDs übertragen lässt, ist offen. Veränderte Materialien oder Schichtaufbauten können auch die Vorgänge beeinflussen, die auf das Magnetfeld reagieren. Für jede Bauelementklasse wäre daher eine eigene Analyse nötig. Die Methode ist zunächst ein möglicher Screening-Ansatz für die frühe Entwicklungsphase. Allerdings ist die Methode kein Ersatz für Lebensdauertests unter den jeweiligen Einsatzbedingungen. (heh)

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