Weg frei für die günstige Herstellung flexibler OLEDs

  • 14. April 2010

Der Traum einer preiswerten, energiesparenden Beleuchtung im großen Maßstab rückt Dank Barriereschichtsystemen für flexible OLEDs ein Stück näher.

Die organische Leuchtdiode (OLED) gilt als ein Leuchtmittel der Zukunft, das die heute üblichen Glühlampen mit ablösen könnte. Sie wandelt Elektrizität ohne große Energieverluste in flächiges Licht hoher Qualität um. Bisher sind die auf dem Markt befindlichen OLEDs allerdings noch recht teuer und werden ausschließlich auf starren Materialien, wie Glas, hergestellt. Die Entwicklung von flexiblen organischen Leuchtdioden, die in industriellen Anlagen in großem Maßstab produziert werden können, verspricht eine große Kostenersparnis und somit eine breite Vermarktung der umweltfreundlichen und hocheffizienten Leuchtmittel.

Forscherin mit flexibler OLED.

Abb.: Fraunhofer IPMS-Wissenschaflterin präsentiert eine neue flexible OLED.(Bild: J. Wieczoreck)

Den Wissenschaftlern zweier Dresdener Fraunhofer-Institute ist es nun gelungen flexible, großflächige organische Leuchtdioden mit den für eine lange Lebensdauer notwendigen Barriereschichten herzustellen. Daran haben drei Institutionen ihren Anteil: zwei Fraunhofer-Institute (Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS und Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Letzteres stellte die Förderung für das Projekt ROLLEX (Rolle-zu-Rolle-Fertigung hocheffizienter Leuchtdioden auf flexiblen Substraten) bereit. Im Rahmen dieses Projektes wurde erstmals eine flexible OLED mit einer Dünnschichtverkapselung in einer Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsanlage hergestellt. Karl Leo, Institutsleiter des Fraunhofer IPMS, bestätigt: "Die erfolgreiche Herstellung einer OLED im Vakuum-Rolle-zu-Rolle Verfahren ist ein Durchbruch auf dem Weg zu hocheffizienten und preisgünstigen Bauelementen. Der Erfolg dieses Projektes hat die Leistungsfähigkeit des Dresdener Organik-Standortes erneut unter Beweis gestellt."

Eine überaus wichtige Komponente flexibler OLEDs ist die homogene Verkapselung der leuchtenden OLED-Schichten mit transparenten Barriereschichten. Das Eindringen kleinster Mengen Feuchtigkeit oder Sauerstoff verkürzt die Lebensdauer einer OLED stark, sodass die Leuchtmaterialien durch Barriereschichten möglichst großflächig und ohne Defekte geschützt werden müssen. Andererseits müssen die Barriereschichten das ausstrahlende Licht passieren lassen und dürfen dessen Farbe nur minimal beeinträchtigen.

In ihrer Pilotanlage konnten die Forschergruppen erstmals OLED-Materialien auf eine preisgünstige Aluminiumfolie aufbringen und mit dem vom Fraunhofer FEP patentierten Schichtsystem verkapseln, ohne die Leuchtfähigkeit der Folie zu beeinträchtigen. Christian May, Leiter des Geschäftsfeldes "Organische Materialien und Systeme" am Fraunhofer IPMS, ist erfreut über den Projekterfolg: "Bei der Entwicklung der flexiblen OLED konnten Erfahrungen beider Institute optimal zusammengebracht werden. Ich bin begeistert, dass wir die vom Fraunhofer FEP entwickelten wirksamen Barriereschichtsysteme in die OLED-Technologie des Fraunhofer IPMS integrieren konnten." Nicolas Schiller, Leiter des Geschäftsfeldes "Beschichtung von flexiblen Produkten" am Fraunhofer FEP, ergänzt: "Die Beschichtungsprozesse erfolgen alle im Rolle-zu-Rolle-Modus mit einem kontinuierlich bewegten Substrat und weisen daher ein erhebliches Kostensenkungspotenzial auf."

Die von den zwei Fraunhofer-Instituten entwickelte Technologie stellt einen Meilenstein für den weiteren Weg zur industriellen Herstellung von flexiblen OLEDs dar. Neben OLEDs können auch weitere Bauteile, wie z. B. organische Solarzellen oder Speichersysteme, mittelfristig realisiert werden. Die Arbeiten sollen von den Dresdener Instituten in einem größeren Konsortium fortgesetzt werden.

Fraunhofer FEP/PH

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