Flexible OLED-Beleuchtung erweitert Designgrenzen
Einkäufern bei Marks & Spencer könnte es schon nächstes Jahr auffallen: Eine neue Ära der Beleuchtung ist angebrochen, in der Einschränkungen passé sind, Nachhaltigkeit gegeben ist und Kosten erheblich geringer ausfallen. Dies ist das Ergebnis eines hochinnovativen Konzepts, das über ein EU-finanziertes Projekt entwickelt worden ist. Die OLED-Technologie, die zunehmend in Fernsehern, Mobiltelefonen oder sogar Uhren anzutreffen ist, ist nicht mehr auf Glassubstrate und Glasverkapselung angewiesen. „Wir können die OLED revolutionieren, die Leitfähigkeit mit alternativen Anoden und Kathoden erhalten, das Gerät in einer neuen Weise verarbeiten und dieses durch eine dünne Schicht schützen. Das Endprodukt lässt sich entsprechend einer unendlichen Anzahl an zur Auswahl stehenden Designs formen und all dies wird über europäisches Fachwissen und Know-how möglich gemacht“, sagt Poopathy Kathirgamanathan, Chair Professor in Electronics Materials Engineering an der Brunel University London und Koordinator von FLEXOLIGHTING. Im Laufe von zwei Jahren und mit den etablierten Bausteinen hat das Konsortium, das die gesamte Lieferkette abdeckt, den neuesten Stand der Technik erweitert, um die weltweit ersten Verarbeitungstechniken zu erreichen. Es wurden innovative Substrate wie planarisierter biegsamer Stahl verwendet, transparente Top-Kontakte mit Metallfilmen entwickelt, andere alternative Top-Kontakte mithilfe von leitfähigen Polymeren oder Graphen demonstriert, die Dünnschichtverkapselung wurde unter Beweis gestellt und es wurde gezeigt, wie mit der neuen Technologie eine effektive Lichtextraktion gestaltet werden kann. Besser in jeder Hinsicht Fünf Monate vor Abschluss des Projekts fokussiert sich das Team jetzt auf die Fertigung wirksamer Demonstratoren. „Wir setzten bei Zielen in Bezug auf Effizienz, Lebensdauer, Farbe, Panelgröße, Emissionsuniformität, Spannungsabfälle und Kosten an und ich war immer davon überzeugt, dass diese Ziele erreicht werden könnten“, sagt Prof. Kathirgamanathan. „Tatsächlich haben wir die Ziele bezüglich Farbe, Panelgröße und Spannungsabfall bereits erreicht.“ Das Konsortium hat außerdem demonstriert, dass sich die Panelkosten erheblich senken lassen, indem entweder alternative Verarbeitungsmethoden wie z. B. organische Gasphasenabscheidung (Organic vapour phase deposition, OVPD), oder Lösungsverarbeitungstechniken verwendet werden – hierdurch lässt sich eine bessere Leistung als mit Geräten erzielen, die unter Verwendung eines herkömmlichen Vakuumverdampfungsverfahrens hergestellt werden. Es wurden weltweit führende Wasserdampfabscheidungsraten für Barriereschichten erzielt und es wurde bewiesen, dass Geräte, die durch diese Dünnschicht-Feuchtigkeitsbarrieren geschützt sind, genauso gut sind, wie in Glas verkapselte Geräte. Schließlich konnten folgende Dinge demonstriert werden: Ein funktionierendes OLED auf einem Stahlsubstrat, das einen transparenten Metall-Top-Kontakt verwendet; durch Polymergasphasenabscheidung abgeschiedenes PEDOT, das eine weltweit führende Leitfähigkeit aufweist und in Zukunft eine Alternative zu ITO sein könnte; sowie interessante Lichtextraktionsniveaus. Abgesehen von dem geringeren Energieverbrauch gegenüber alternativen Beleuchtungslösungen zeichnet sich die FLEXOLIGHTING-Technologie auch im Hinblick auf den Materialverbrauch aus. OVPD-/Lösungsverarbeitete Geräte bedeuten, dass während der Geräteherstellung im Vergleich zur VTE-Verarbeitung von OLEDs weniger Rohmaterial verschwendet wird. Die Glas- und Stahlsubstrate können am Ende der Lebensdauer außerdem wiedergewonnen und recycelt werden. „Die sich verdichtende Beweislage zu den schädlichen Auswirkungen von UV-Licht, das durch andere CFLs und LEDs emittiert wird, sind auch beachtenswert. OLED-Licht hat eine gute Farbwiedergabe ohne UV-Leistung“, merkt Prof. Kathirgamanathan an. Abgesehen von dem Projektpartner Marks & Spencer, der die neue Technologie höchstwahrscheinlich für die Innenbeleuchtung von Läden und für Haushaltslampen verwenden wird, nennt Prof. Kathirgamanathan als potenzielle Anwendungsmöglichkeiten OLED-beleuchtete Dächer oder OLEDs, die in die Struktur von Autos oder LKWs integriert sind. „Die Gewissheit, dass ich in den nächsten Jahren Einkaufszentren, Vorstandsetagen, Banken und Krankenhäuser usw. betreten kann, die vollständig durch OLED beleuchtet sind; und dass OLED-Displays in den Automobil- und medizinischen Sektoren gang und gäbe sein werden, ist überaus spannend“, erklärt Prof. Kathirgamanathan begeistert, bevor er seine Schlussfolgerung zieht: „Ich bin zuversichtlich, dass die Projektpartner AIXTRON und Beneq Ausrüstung als direkte Folge der Ergebnisse verkaufen werden, die wir im Laufe des FLEXOLIGHTING-Projekts demonstrieren konnten. Wir alle werden schon sehr bald in Läden OLED-Beleuchtungen zu sehen bekommen.“
Schlüsselbegriffe
FLEXOLIGHTING, OLED, Beleuchtung, Marks & Spencer, Graphen, Lichtextraktion, OVPD, Gasphasenabscheidung