Kunststoffe mit leuchtender Zukunft

Flexible Displays

Beim flexiblen Display sind die empfindlichen leuchtenden Polymere in sehr gasdichte Barrierefolien eingebettet.

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Der Markt für OLED-Flachbildschirme wächst derzeit stärker als 100 Prozent pro Jahr. Noch konzentrieren sich Hersteller auf Geräte der Mobilkommunikation, jedoch geraten OLED-Fernsehbildschirme verstärkt in ihren Fokus. Um den etablierten Anwendungen Parole bieten zu können, müssen sowohl die Effizienz der Lichterzeugung als auch die Fertigungsverfahren noch deutlich verbessert werden.

Zwei Basistechnologien

Zuerst erfunden wurden organische Leuchtdioden aus im Vakuum aufgedampften kleinen Molekülen (small molecules oder SM-OLED). Etwas später kamen organische Leuchtdioden auf Basis von längerkettigen Polymeren hinzu, die in flüssiger Lösung aufgebracht werden (Polymer-OLED oder PLED). Momentan dominieren im Displaymarkt SM-OLED-Produkte; PLED-Displays hingegen ließen sich zukünftig ähnlich wie mit einem Tintenstrahldrucker kostengünstig produzieren.

Kostengünstige Produktionsverfahren

Bereits seit den neunziger Jahren widmen sich mehrere Institute der Fraunhofer-Gesellschaft diesen Leuchten der Zukunft. Am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam untersuchen und verbessern Forscher kostengünstige Produktionsverfahren für PLED. Dazu wurde mit der Firma MBraun in München eine Referenzanlage entwickelt und installiert. Sie ermöglicht es, alle Herstellungsprozesse unter den erforderlichen Bedingungen ablaufen zu lassen. Nasschemische Beschichtungen, trockene Bedampfungen und Verkapselungen. Gerade letztere müssen unter Schutzgas vorgenommen werden, da Sauerstoff und Wasserdampf die Lebensdauer von PLEDs stark beeinträchtigen würden. Gemeinsam mit der Universität Kassel konnten erstmals Vorstufen von 3-D-Displays mit sehr kleinen Strukturen hergestellt werden. Zudem realisierten die Forscher Strukturen auf flexiblen Substraten, die zu aufrollbaren Anzeigen weiterentwickelt werden. Hier sind Kunststoffabdeckungen mit Barriereschichten besonders gefragt, da sie Flüssigkeiten und Gase nur sehr langsam hindurchtreten lassen.

Leuchte der Zukunft

In einem zweiten IAP-Forschungsfeld treiben die Wissenschaftler die Synthese neuer, leuchtfähiger Materialien voran. Diese Substanzen müssen vor allem eine möglichst einheitliche chemische Struktur haben und dürfen keine molekularen Defekte aufweisen. Nur so ist es möglich, Polymere herzustellen, die in den Farben rot, grün oder blau und mit der gewünschten Brillanz leuchten.

Die Technologie auf Basis der kleinen Moleküle untersuchen Forscher vom Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme IPMS. Hier heißt das Ziel ihrer Arbeiten, möglichst hocheffiziente OLEDs bei geringen Herstellungskosten der Displays.

Neben Displays für Kommunikationsgeräte macht es die OLED-Technologie erstmals möglich, sehr effiziente Lichtquellen in Siliziumsubstrate zu integrieren. Solchen organischen Mikrosystemen dürfte ebenfalls die Zukunft gehören - besonders in der Datenverarbeitung und -übertragung mit Licht.