Organische Leuchtdioden - die Tapete als Lichtquelle?

Die leuchtende Tapete, die ihre Farbe auf Wunsch ändert und gleichzeitig als Bildschirm dient - diese Vision verbinden Forscher mit organischen Leuchtdioden. Tatsächlich gelten organische LED langfristig als ideale Alternative zu heute bekannten Techniken im Display-Bereich und in der Beleuchtung. Das BMBF hat nun eine neue Förderinitiative begonnen, um das neue Forschungsfeld in Deutschland aufzubauen und international wettbewerbsfähig zu gestalten.

Organische Leuchtdioden (abgekürzt: OLED für Organic Light Emitting Diode) sind Bauelemente aus ultradünnen organischen Schichten - ähnlich wie Plastikfolien - die beim Anlegen einer Spannung Licht aussenden. Diese Bauelemente sind nicht nur sehr flach, sondern prinzipiell auch großflächig herstellbar und energieeffizient bei der Lichterzeugung. Auch die Fertigung auf flexiblen Substraten ist möglich. Im Unterschied zu "klassischen" Leuchtdioden sind organische Leuchtdioden Flächenstrahler. Dies ist für die meisten Anwendungen, in denen große Flächen be- und hinterleuchtet werden, ein deutlicher Vorteil.

Auch flexible Displays lassen sich mit der OLED-Technologie realisieren. (Quelle: Covion)Auch flexible Displays lassen sich mit der OLED-Technologie realisieren. (Quelle: Covion)
Diese Eigenschaften werden durch erste Arbeiten und auch Anwendungen belegt und nähren die Vision einer leuchtenden Plastikfolie mit ganz neuartigen Einsatzmöglichkeiten für Beleuchtung und elektronische Anzeigen. Die Schwerpunkte der Arbeiten zur OLED-Technologie liegen also vor allem im Display-Bereich sowie in der Allgemeinbeleuchtung.

Displays aus organischen Leuchtdioden benötigen keine Hintergrundbeleuchtung und ermöglichen einen geringen Stromverbrauch. Sie haben außerdem einen größeren Betrachtungswinkel. Bei der Beleuchtung ermöglichen organische Leuchtdioden großflächige, kostengünstige Lichtquellen. Damit könnten neuartige Beleuchtungsdesigns erschlossen werden - und dies mit Licht, dessen Farbton durch Mischung verschiedener Materialien frei wählbar ist und so für den Menschen angenehm gestaltet werden kann.

OLED können in den verschiedensten Farben hergestellt werden. (Quelle: Merck)OLED können in den verschiedensten Farben hergestellt werden. (Quelle: Merck)
Bislang lassen sich erste organische Leuchtdioden als Displays in elektronischen Kleingeräten wie Mobiltelefonen, Autoradios und Digitalkameras nutzen. Der erste OLED Fernseher der Firma Sony mit einer Bildschirmdiagonale von 11'' ist seit Anfang 2009 auf dem Markt.  Echte Beleuchtungsanwendungen wurden jedoch noch nicht umgesetzt. Experten erwarten jedoch, dass die OLED-Technologie mittelfristig Einzug in vielfältige neue Anwendungsfelder halten wird. Der Umsatz mit OLEDs beträgt auf dem europäischen Markt bereits heute über $ 120 Mio. jährlich. Bis 2013 wird der Umsatz mit OLEDs in Europa auf über $ 680 Mio. steigen. Weltweit wird davon ausgegangen, dass der Umsatz auf $ 2.450,1 Mio. ansteigt, vgl. Frost&Sullivan.

OLED in der Automobilarmatur. (Quelle: OSRAM) OLED in der Automobilarmatur. (Quelle: OSRAM)
Die Schonung unserer natürlichen Ressourcen ist eine umfassende gesellschaftliche Aufgabe. Die effiziente Erzeugung, sowie der energiesparende und personalisierte Einsatz von Licht, können dazu einen Beitrag leisten. Die Beleuchtung macht heute etwa acht Prozent am gesamten Energieverbrauch in Deutschland aus. Dieser Verbrauch lässt sich reduzieren, wenn herkömmliche Lampenkonzepte durch neue Technologien ersetzt werden. Ein Hoffnungsträger dabei sind organische Leuchtdioden.

Auch das volkswirtschaftliche Potenzial der OLED-Technologie ist beträchtlich. Displaytechnik und Beleuchtung sind Massenmärkte mit erheblichen Wachstumschancen. Insbesondere der Beleuchtungsmarkt ist durch deutsche Unternehmen gut erschlossen, so dass ein Markteintritt der organischen Leuchtdioden hier viel versprechend ist.

Ziele und Maßnahmen

Vor einigen Jahren wurden erste technologische Grundlagen zur Herstellung von OLED in Deutschland erschlossen. Die begrenzte Haltbarkeit und die effiziente Lichterzeugung in den organischen Schichten stellten die Forscher vor die größten Probleme. Mit der Bekannmachung "Organische Leuchtdioden" aus dem Jahre 2005 sollten Unternehmen dabei unterstützt werden diese zentralen Probleme anzugehen. Viele grundsätzlich Fragestellungen konnten seitdem gelöst werden. Effizienz und Lebensdauer der OLEDs konnten entscheidend verbessert werden. Für einen breiten Markteintritt der OLED Technologie ist aber weitere Forschung notwendig. Vor allem das Problem der Verkapselung gegen Wasser und Sauerstoff auf flexiblen Substraten und die Herstellung großflächiger OLEDs werden noch nicht zufrieden stellend beherrscht.

Über die Bekanntmachung "Organische Leuchtdioden Phase 2" sollen nun die erfolgreichen Ansätze deutscher Unternehmen weiter unterstützt werden, die in diesem innovativen und international stark beachteten Feld eine hervorragende Ausgangsposition besitzen.

Aus Sicht der Forschung sind damit technische Herausforderungen verknüpft:

  • Optimierung der Dünnschicht-Kapselungstechnologie zur Verbesserung der Lebensdauer der Bauelemente auf flexiblen Substraten
  • Optimierung der Herstellungsprozesse und Ansteuerkonzepte zur Realisierung großflächiger OLEDs.
  • Verbesserung der Effizienz organischer Leuchtdioden durch Bauelementdesign und neuartige Materialien.
  • Optimierung der Herstellungstechnologien zur drastischen Kostenreduzierung

Lösungsansätze sollen in Verbundforschungsprojekten in Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft erarbeitet werden. Dabei ist es erklärtes Ziel der Förderinitiative, Innovationen zu unterstützen, die aufgrund ihrer wirtschaftlichen Bedeutung besondere Beiträge zu Wachstum und Beschäftigung in Deutschland leisten können.

  • Hightech-Strategie

    Wohnen im Jahr 20XX

    Das Wetter zeigt sich von seiner übelsten Seite. Den ganzen Tag über bleibt es grau und trüb. Doch zu Hause wartet im Wohnzimmer eine blühende Frühlingslandschaft, die zum Entspannen einlädt. Ob Morgendämmerung oder Abendröte - die leuchtende Tapete macht es möglich. Was heute noch eine Zukunftsvision ist, könnte in einigen Jahren Einzug in unsere Wohnungen halten.
    mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/3831.php)
  • Hightech-Strategie

    Gehört den OLEDs die Zukunft?

    Die Entwicklung von OLEDs (abgekürzt: OLED für Organic Light Emitting Device) ist auf dem Vormarsch: Derzeit wird das organische Leuchtmaterial vor allem bei Displays eingesetzt. Forscher arbeiten jedoch bereits mit Hochdruck an der Zukunftsvision von leuchtenden Tapeten, Vorhängen und Kühlschränken. Bei der Philips GmbH wird spätestens in fünf Jahren mit den ersten OLED-Lichtquellen im Handel gerechnet.
    mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/3766.php)

Dokumente

Publikationen

  • Förderprogramm Optische Technologien

    Titelbild der Publikation

    Optische Technologien - Made in Germany

    2002, 64 Seiten
    Bestell-Nr.: 29817

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