Flexible OLED in der Praxis angekommen

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Gemeinschaftsprojekt R2D2 zur Analyse und Weiterentwicklung fertigungsnaher Prozesse und Technologien zur Herstellung von flexiblen organischen Leuchtdioden (OLED) wurde erfolgreich beendet.

Im Gegensatz zu Punktlichtquellen wie LEDs aus Halbleiterkristallen sind organische Leuchtdioden, kurz OLED, Flächenlichtquellen: Ihr Licht erreicht eine Homogenität auf  neuem Niveau und lässt sich stufenlos dimmen. Es wirft keine harten Schatten und benötigt keine Reflektoren, Lichtleiter oder ähnliche Optiken – das macht OLED-Leuchtmittel effizient und leicht, zudem kommen sie fast ohne Kühlung aus. Die OLED kann auf flexible und biegbare Träger aufgebracht und in beliebiger Form gestaltet werden und eröffnet somit eine ganz neue Welt des Designs.

Um die Technologie praxistauglich zu gestalten und marktgerechte Produkte herstellen zu können, müssen die bislang hohen Fertigungskosten für OLED-Leuchtmittel reduziert werden. Im beendeten Projekt wurden die Prozesse und Marktsegmente eingehend analysiert, Optimierungspotenziale aufgedeckt und umgesetzt. Ganz praktisch entstanden dabei eine Reihe von OLED-Leuchtmitteln, die die besonderen Designmerkmale Filigranität und Flexibilität mit kostenoptimierten Fertigungsansätzen kombinieren.

Bei der im Januar auf der CES 2016 ausgestellten Heckleuchte, die im Rahmen des Projektes in Zusammenarbeit mit der AUDI AG, OSRAM OLED und HELLA entstand, wurde ein komplettes 3D-OLED-Modul aus nur einer einzigen flexiblen OLED hergestellt, die durch Biegung um verschiedene Achsen zu einem 3D Körper geformt wurde.

Die AUDI AG übernahm hierbei die Spezifikation und Ansteuerung der segmentierten OLED und entwickelte das technologische Grenzdesign, welches von OSRAM OLED umgesetzt und von HELLA durch ein Halterungskonzept in der Heckleuchte aufgebaut wurde. Jeweils zwei dieser Module wurden in ein Rücklicht integriert; Emissionsfarbe und Helligkeit entsprechen hierbei der ECE-Norm. Der leuchtende 3D-Körper benötigt keinerlei zusätzliche Optiken oder Reflektoren, um von allen Betrachtungswinkeln gut erkennbar zu sein. Die OLED im 3D-Design steigert die Sicherheit und bietet neue Möglichkeiten für die Fahrzeuggestaltung und die Entwicklung des Lichtdesigns mit der besonderen Homogenität der Leuchtflächen und der Präzision im Aufbau.

In diesem Zusammenhang konnte das Fraunhofer FEP erstmals zeigen, dass flexibles Dünnglas im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichtet und verarbeitet werden kann. So sind konkrete OLED-Bauelemente für Designstudien entstanden, wie z. B. für „Glowfood“ in Zusammenarbeit mit OSRAM OLED und dem finnischen Leuchtenhersteller Tunto Design. Dieses Design sowie eine weitere umgesetzte Designidee wurden im Auftrag von OSRAM OLED von taliaYstudio in Wien erstellt.

Dr. Christian May, Projektkoordinator und Bereichsleiter „Flexible Organische Elektronik“ am Fraunhofer FEP, zieht folgendes Fazit: »Das Projekt R2D2 hat mit Unterstützung des BMBF die OLED-Technologie in Deutschland ein gutes Stück weitergebracht. Flexible OLED kommen in naher Zukunft in innovativen Beleuchtungslösungen auf den Markt. Andere Branchen werden nachziehen: Perspektiven zeichnen sich bei Hausgeräten und langfristig auch im Flugzeug bereits ab.«

Die AUDI AG bietet die glasbasierte OLED-Technologie als TT RS Heckleuchte erstmals in einem großvolumigen Serienmodell an. Diese wurde bereits auf der CES 2016 in Las Vegas neben der „Audi e-tron quattro concept“-Studie und der in dem R2D2-Förderprojekt entstandenen Heckleuchte mit flexiblen OLED vorgestellt. Der Fortschritt in der OLED-Technologie vollzieht sich rasant. Der Übergang zum serienreifen Produkt wurde durch die Entwicklungen aus dem vorliegenden Projekt geschaffen.

Mit Novaled war ein weltweit führender Experte für OLED Materialien und Technologien für hocheffiziente, langlebige OLED im Konsortium vertreten. Novaled konnte Ladungsträgertransportmaterialien und OLED Schichten gemäß den hohen Anforderungen der Automobilindustrie optimieren. Es wurden kostengünstige Lösungen erarbeitet. Dies umfasste u. a. die Bereitstellung prozessstabiler Materialien, die effizient in einer Massenproduktion eingesetzt werden können sowie Methoden, die frühzeitig die Kompatibilität neuer organischer Materialien zu Herstellungsprozessen ermitteln und damit Entwicklungszeit sparen.

Zu dem Konsortium gehörte ebenso die VON ARDENNE GmbH, die als einer der Marktführer für Ausrüstungen zur hochproduktiven Rolle-zu-Rolle-Beschichtung flexibler Substrate die industrielle Umsetzbarkeit der entwickelten Technologien sicherstellt. Mit seinen linearen Verdampfungsquellen hoher Ausbeute brachte VON ARDENNE weitere Kompetenzen in das Projekt mit ein. Die neuartigen Verdampfungsquellen wurden für das Projekt entwickelt und zur Marktreife geführt. Sie ermöglichen die Steuerung des Beschichtungsprozesses in einem kleinen Temperaturfenster. Diese engen Spezifikationsgrenzen sind für die Verdampfung der temperaturempfindlichen organischen Materialien notwendig, um optimale Beschichtungsergebnisse zu erzielen.

Quelle
Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP