PLED

Eine Polymer-Leuchtdiode oder PLED ist ein dünnschichtiges Elektrolumineszenzbauteil aus organischen Polymeren statt aus kristallinen Halbleitern. Wird eine Spannung über Elektroden angelegt, die eine typischerweise 100 bis 200 Nanometer dicke Polymerschicht umschließen, gibt das Polymer Licht ab. Die Lichtleistung skaliert mit dem Strom; die Helligkeit wird durch Anpassung der Versorgungsspannung oder mit Pulsweitenmodulation gesteuert. Anders als starre Silizium- oder Galliumarsenid-LEDs werden PLEDs auf flexible Substrate wie Kunststofffolien aufgebracht, was sie für gebogene Displays, tragbare Elektronik und großflächige Leuchtpaneele geeignet macht.

Das Polymermaterial, in den meisten Fällen Poly(phenylenvinylol) oder PPV und seine Derivate, dient sowohl als aktive lichtemittierende Schicht als auch als Ladungstransportmedium. Elektronen und Löcher, die von Kathode und Anode injiziert werden, rekombinieren im Polymer und setzen Energie als Photonen frei. Typische Betriebsspannungen liegen zwischen 5 und 15 Volt bei Helligkeitsstufen, die mit LCD-Hintergrundbeleuchtungen vergleichbar sind. Die Emissionsfarbe hängt von der Bandlückenenergie des Polymers und der verwendeten chemischen Struktur ab; rote, grüne und blaue Varianten wurden durch Anpassung der Konjugationslänge und der Seitenketten-Substitution entwickelt.

PLEDs unterscheiden sich grundlegend von organischen Leuchtdioden oder OLEDs, die auf kleine organische Moleküle setzen, die durch Vakuumverdampfung aufgebracht werden. PLEDs werden mit Nassverfahren hergestellt: Das Polymer wird in Lösungsmittel gelöst und durch Spin-Coating, Inkjet-Druck oder Blade-Coating auf vorgefertigte Elektroden aufgetragen. Dieses Verfahren ist einfacher und kostengünstiger skalierbar als OLED-Vakuumabscheidung, aber historisch litten PLEDs unter geringerer Quanteneffizienz, kürzerer Lebensdauer (oft unter 10.000 Stunden bei praktischer Helligkeit) und Abbau durch Sauerstoff- und Feuchtigkeitseinfluss. Die Versiegelung mit Sperrfolien kann die Lebensdauer verlängern, erhöht aber Kosten und Herstellungskomplexität.

Anwendungen und Kompromisse

Der Hauptvorteil von PLEDs ist ihre Herstellungsflexibilität und das Potential für kostengünstige Großflächenproduktion auf Kunststoffsubstraten. Sie wurden in Hintergrundbeleuchtung, Beschilderung, Dekorationsbeleuchtung und für Prototypen flexibler Displays eingesetzt. Jedoch haben Helligkeits- und Lebensdauer-Einschränkungen den kommerziellen Einsatz gegenüber anorganischen LEDs für die allgemeine Beleuchtung und gegenüber OLEDs für hochwertige Displays begrenzt. Die Polymere selbst sind anfällig für Hydrolyse und Oxidation, daher sind versiegelte Verpackungen und die Lagerung in Stickstoff- oder Inertatmosphäre während Herstellung und Lagerhaltung notwendig.

Im Energie- und Versorgungssektor bleiben PLEDs in erster Linie ein Forschungsgegenstand statt eine eingesetzte Technologie für Netzbeleuchtung oder großflächige Anwendungen. Ihre Aufnahme in technische Nachschlagewerke spiegelt ihre historische Bedeutung in der Entwicklung organischer Elektronik und ihre Verwendung in Universitätslaboratorien und Spezialanwendungen wider. Praktiker, die an Projekten mit Emerging Displays oder flexibler Elektronik arbeiten, können noch auf PLED-Terminologie stoßen, besonders in älterer Literatur und in Patentoffenlegungen, auch wenn sich das Fachgebiet weitgehend zur OLED-Technologie für Verbraucherprodukte bewegt hat.