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Organische Leuchten und Solarzellen aus dem Drucker

Pilotanlage mit Roboter, der verschiedene Drucksysteme wie zum Beispiel auf Inkjet-Basis ansteuern kann, beim Fraunhofer-Institut IAP in Potsdam in Betrieb
 

An der Bushaltestelle der Zukunft informieren flexible Oleds die Fahrgäste. Hergestellt werden sie einfach per Drucker. (Fraunhofer IAP/Till Budde) 

Zusammen mit dem Anlagenbauer MBraun haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm eine Fertigungsanlage konstruiert, mit der sich Oleds, aber auch organische Solarzellen im industrienahen Maßstab entwickeln lassen. Jetzt können Oleds und Solarzellen aus einer Lösung leuchtender organischer beziehungsweise absorbierender Moleküle gedruckt werden, was als innovativ daran bezeichnet wird. 

Sperrige Fernsehgeräte, kantige Leuchtreklamen und Displays in Geschäften oder an Flughäfen lverschwinden langsam aber sicher aus unserem Alltag. 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“, ist Dr. Armin Wedel, Bereichsleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm, überzeugt. Erste gebogene Bildschirme wurden auf der diesjährigen Internationalen Funkausstellung in Berlin präsentiert. Möglich machen das organische, lichtemittierende Dioden: die sogenannten 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. Als innovativ daran gilt, dass jetzt Oleds und Solarzellen aus einer Lösung leuchtender organischer beziehungsweise absorbierender Moleküle gedruckt werden können. So lassen sie sich nach Angaben der IAP-Forscher einfach auf die Trägerfolie aufdrucken. Üblicherweise geschieht dies bisher durch das Verdampfen von kleinen Molekülen im Hochvakuum, was den Prozess sehr teuer macht.

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.

Als Herzstück der Pilotanlage dient ein Roboter, der verschiedene Drucksysteme, wie zum Beispiel ein Inkjet-Drucksystem, 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 entstehen soll. „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“, ergänzt Dr. Martin Reinelt, Geschäftsführer des Maschinenbauers MBraun in Garching.

Oleds weisen im Vergleich zu herkömmlichen Display-Technologien verschiedene charakteristische Merkmale auf: Sie benötigen anders als Flüssigkristallbildschirme keine Hintergrundbeleuchtung und verbrauchen deswegen weniger Energie. Da die Dioden selbst farbiges Licht aussenden, können bessere Kontraste und Farbdarstellungen erzielt werden. 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 allerdings auf dem Markt durchsetzen, müssen noch einige Herausforderungen gemeistert werden. „Das Haupthemmnis sehe ich in der hohen Investitionssumme, die für eine Produktion nötig ist“, berichtet 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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