11.12.2013

Fraunhofer-Gesellschaft

Organische Leuchten und Solarzellen aus dem Drucker

Flimmernde Fassaden, gebogene Monitore, blinkende Kleidung, Leuchttapeten sowie flexible Solarzellen – und das alles zum Ausdrucken. Das ist keine Vision, sondern wird mit neuen Druckverfahren bald möglich sein.

Die Zeit sperriger Fernsehgeräte, kantiger Leuchtreklamen und Displays in Geschäften oder an Flughäfen läuft langsam ab. Denn bald heißt es zuhause: »Schatz, roll schon mal den Bildschirm aus, der Film fängt gleich an«. Und im öffentlichen Raum könnte fast jede beliebige Fläche zum Bildschirm werden. »Das sind zwar noch Visionen, doch sie haben gute Chancen, Wirklichkeit zu werden«, sagt Dr. Armin Wedel, Bereichsleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm. Erste gebogene Bildschirme wurden auf der diesjährigen Internationalen Funkausstellung in Berlin präsentiert. Möglich machen das organische, lichtemittierende Dioden: OLEDs.

Wedel sieht neben Bildschirmen und Displays für die Unterhaltungselektronik zwei weitere Anwendungsfelder, in denen die Technik ihre Stärken ausspielen kann: Beleuchtungen aller Art und digitale Beschilderung. Damit gemeint sind Werbe- und Informationssysteme wie elektronische Plakate, Werbung, Großbildprojektionen, Verkehrsschilder und -leitsysteme.

Zusammen mit dem Anlagenbauer MBRAUN haben die Forscher eine Fertigungsanlage konstruiert, mit der sich OLEDs, aber auch organische Solarzellen im industrienahen Maßstab entwickeln lassen. Innovativ daran ist, dass sich jetzt OLEDs und Solarzellen aus einer Lösung leuchtender organischer beziehungsweise absorbierender Moleküle drucken lassen. So können sie einfach auf die Trägerfolie aufgedruckt werden. Üblicherweise geschieht dies bisher durch das Verdampfen von kleinen Molekülen im Hochvakuum, was den Prozess sehr teuer macht.

Größere Serien möglich

Mit verschiedenen Drucktechniken haben die Forscher Bauelemente bisher nur im Labormaßstab entworfen. Nun lassen sich größere Musterserien realisieren. Das ist vor allem vorteilhaft für die vom IAP anvisierten Anwendungen bei großen Leuchtflächen und Informationssystemen: Denn hier sind individuelle Lösungen und keine allzu großen Stückzahlen gefragt. »Nun sind wir in der Lage, mit vergleichsweise geringem Aufwand organische Bauelemente unter industrienahen Bedingungen zu realisieren. So lassen sich neue Ideen in kommerzielle Produkte überführen«, sagt Wedel.

Das Herzstück der Pilotanlage ist ein Roboter, der verschiedene Drucker wie einen Tintenstrahler ansteuern kann: Die organischen Leuchtdioden werden aus verschiedenen Ausgangsstoffen Schicht für Schicht von den Druckern auf das Trägermaterial aufgetragen. Das geschieht sehr homogen, wodurch eine makellose Leuchtschicht entsteht. »Auf diese Weise können wir hochpreisige Nischenmärkte bedienen. Ähnlich wie beim Digitaldruck, lässt sich die organische Elektronik individuell aufbringen«, erklärt Wedel.

Branchenexperten schätzen gedruckte OLEDs als zukunftsträchtigen Milliardenmarkt ein. »Deutschland und Europa haben sich auf die OLED-Beleuchtung fokussiert, weil hier große Unternehmen wie Osram und Philips beheimatet sind«, erläutert Wedel. »Die Produktionsanlage wird dabei helfen, Wettbewerbsvorteile in diesem Marktsegment zu sichern. Wir stärken dadurch die deutsche Forschungslandschaft und demonstrieren zudem die Leistungsfähigkeit des deutschen Anlagenbaus«, sagt Dr. Martin Reinelt, Geschäftsführer des Maschinenbauers MBRAUN in Garching.

OLEDs bieten im Vergleich zu herkömmlichen Display-Technologien viele Vorteile: Sie benötigen anders als Flüssigkristallbildschirme keine Hintergrundbeleuchtung und verbrauchen deswegen weniger Energie. Da die Dioden selbst farbiges Licht aussenden, sind Kontraste sowie die Farbdarstellung besser. Außerdem ermöglichen die selbstleuchtenden Displays einen Betrachtungswinkel von fast 180 Grad. Und weil sie kein Hintergrundlicht benötigen, können sie sehr dünn ausfallen. Das eröffnet neue Gestaltungsmöglichkeiten.

Damit sich OLEDs auf dem Markt durchsetzen, müssen noch einige Herausforderungen gemeistert werden. »Das Haupthemmnis sehe ich in der hohen Investitionssumme, die für eine Produktion nötig ist«, sagt Wedel. Er erwartet deshalb, dass OLEDs, zumindest bei der Beleuchtung, herkömmliche Leuchtmittel nicht ablösen, sondern ergänzen werden. Produktionstechnisch liefert er einen weniger zurückhaltenden Ausblick: »Meine Vision ist, eines Tages einfach die Tintenpatrone am Drucker auszutauschen, um sich selbst Leuchtelemente auszudrucken.«

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