AMOLED – Technologische Fortschritte und Zukunftsperspektiven

Die Active-Matrix-OLED (AMOLED) Technologie hat sich als fortschrittliche Displaylösung etabliert und wird in mobilen Geräten, Wearables, Fernsehern und auch in industriellen HMIs eingesetzt. AMOLED nutzt organische Materialien zur Lichterzeugung in Verbindung mit einer aktiven Matrix aus Dünnschichttransistoren (TFTs), um eine präzise Steuerung jedes Pixels zu ermöglichen. Diese Kombination führt zu höherer Bildqualität, besserer Energieeffizienz und flexibleren Designmöglichkeiten als bei herkömmlichen Technologien wie LCD-TFTs.

Funktionsweise von AMOLED

AMOLED kombiniert die OLED-Technologie mit einer Aktivmatrix, um jeden Pixel individuell über Dünnschichttransistoren (TFTs) zu steuern. Die Funktionsweise basiert auf der Selbstemission, bei der organische Schichten durch elektrischen Strom zum Leuchten gebracht werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Hintergrundbeleuchtung, was zu einem dünneren und energieeffizienteren Display führt.

Pixelsteuerung und TFT-Schichten

Die Aktivmatrix in AMOLED besteht aus einer Schicht von TFTs, die den elektrischen Strom für jedes Pixel einzeln regulieren. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Helligkeit und Farbe jedes Pixels, was eine schnelle Reaktionszeit, bessere Kontrastverhältnisse und eine feinere Farbsteuerung im Vergleich zu passiven Matrix-OLEDs (PMOLEDs) bietet​.

Selbstleuchtende Pixel

Im Gegensatz zu LCDs, bei denen eine Hintergrundbeleuchtung verwendet wird, erzeugt jeder Pixel bei AMOLED sein eigenes Licht. Dies ermöglicht echte Schwarztöne, da die Pixel vollständig ausgeschaltet werden können, was zu einem theoretisch unendlichen Kontrastverhältnis führt.

Vorteile der AMOLED-Technologie

Energieeffizienz

AMOLED verbraucht weniger Energie, da nur die beleuchteten Pixel Strom benötigen. Dies ist besonders vorteilhaft für mobile Anwendungen, da bei dunklen Bildschirminhalten Pixel deaktiviert werden können. Dies führt zu einer signifikanten Einsparung des Energieverbrauchs im Vergleich zu Technologien wie LCD, bei denen die Hintergrundbeleuchtung kontinuierlich, eventuell auch in Sektoren (FALD-Technologie), aktiv ist.

Hoher Kontrast und Farbgenauigkeit

Durch die Fähigkeit, Pixel individuell zu steuern und zu deaktivieren, bietet AMOLED einen höheren Kontrast und tiefere Schwarztöne. Die Technologie ist in der Lage, lebendige Farben und eine hohe Farbtiefe zu erzeugen, was nicht nur in Consumer-Produkten, sondern auch in industriellen Produkten von Vorteil ist.

Flexibilität und dünnes Design

Da AMOLED-Displays keine Hintergrundbeleuchtung benötigen, können sie extrem dünn und flexibel gestaltet werden. Dies hat zu Innovationen wie faltbaren Smartphones und gebogenen Displays geführt, die durch die mechanische Flexibilität der OLED-Materialien möglich werden.

Betrachtungswinkel vs. Farbwiedergabe

Ein weiter Vorteil der heutigen AMOLED-Technologie ist die neutrale Farbwiedergabe über einen sehr grossen Betrachtungswinkel.

Herausforderungen der AMOLED-Technologie

Burn-in und Bildretention

Ein in den letzten Jahren entschärftes kritisches Problem bei AMOLED ist die Burn-in-Problematik, bei der statische Bilder über längere Zeiträume dazu führen können, dass sich das Bild dauerhaft auf dem Display abzeichnet. Dies betrifft besonders die blauen organischen Materialien, die schneller altern und somit anfälliger für Burn-in Effekte sind.

Ein verwandtes Phänomen ist die Bildretention, bei der ein statisches Bild temporär sichtbar bleibt, selbst wenn der Bildinhalt gewechselt wird. Bildretention entsteht, wenn die organischen Materialien bei längerer statischer Bildanzeige ungleichmässig verändert werden. Im Gegensatz zu Burn-in ist Bildretention in einigen Fällen reversibel, also rückgängig zu machen. Durch die Anzeige wechselnder Inhalte kann der Effekt oft reduziert oder sogar beseitigt werden. Trotzdem kann fortgesetzte Bildretention schliesslich zu einem irreversiblen Burn-in führen, wenn das organische Material dauerhaft verändert wird.

Lebensdauer und Materialdegradation

Die Lebensdauer von AMOLED-Displays wird durch die Degradation der organischen Materialien begrenzt, insbesondere der blauen Emitter Materialien, die schneller an Effizienz verlieren als ihre roten und grünen Gegenstücke. Trotz erheblicher Fortschritte in der Materialforschung bleibt dies ein begrenzender Faktor, der die Lebensdauer von AMOLED-basierten Displays beeinflusst.

Fortschritte und Innovationen

Phosphoreszenz-OLED (PHOLED)

Eine bedeutende Entwicklung im Bereich der AMOLED-Technologie ist die Einführung von Phosphoreszenz-OLEDs (PHOLEDs), die fast 100 % interne Quanteneffizienz erreichen. Diese Verbesserung reduziert den Energieverbrauch erheblich und verlängert die Lebensdauer der Displays. Namhafte Hersteller planen die Einführung von blauen PHOLEDs im Jahr 2025, was einen weiteren grossen Schritt in Richtung effizienterer und langlebigerer AMOLED-Displays darstellt.

Tandem-OLED

Tandem-OLEDs verwenden mehrere gestapelte Emissionsschichten, was die Lichtausbeute und Farbtreue verbessert. Diese Technik bietet eine höhere Effizienz, eine verbesserte Farbdarstellung und eine längere Lebensdauer, was sie zu einer vielversprechenden Option für zukünftige hochauflösende und energieeffiziente AMOLED-Displays macht.

Quantum Dot OLED (QD-OLED)

QD-OLED kombiniert Quantum Dots-Materialien mit der OLED-Technologie, um die Farbwiedergabe und die Energieeffizienz zu verbessern. Diese Displays verwenden eine TFT-Schicht zur Steuerung der Lichtemission und eine blaue Lichtquelle für hohe Helligkeit. Quantum Dots konvertieren das blaue Licht, um Farben in hoher Präzision darzustellen. Diese Technologie verspricht dünnere, leichtere und effizientere Displays.

Zukünftige Entwicklungen

Die Zukunft von AMOLED zeigt weiterhin enormes Potenzial. Neben den Fortschritten bei der Materialentwicklung, wie TADF (Thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz) und Hyperfluoreszenz, die die Effizienz von OLEDs weiter steigern könnten, gibt es weitere vielversprechende Technologien wie gedruckte OLEDs. Diese erlauben die kostengünstige Massenproduktion grosser und flexibler Displays durch den Einsatz moderner Druckverfahren.

Fazit

AMOLED hat sich als eine fortschrittliche Displaytechnologien etabliert, die hohe Farbgenauigkeit, Flexibilität und Energieeffizienz vereint. Trotz einiger Herausforderungen, wie Burn-in und Materialdegradation, schreitet die Entwicklung rasch voran. Zukünftige Fortschritte bei Phosphoreszenz- und Quantum-Dot-Technologien, sowie der Einsatz von Tandem-OLEDs und gedruckten Displays, werden die Einsatzmöglichkeiten von AMOLED in verschiedenen Anwendungsbereichen, auch im industriellen Umfeld, weiter ausdehnen.