Flexible OLED in der Praxis angekommen

Organische Elektronik
22.06.2016
Erstellt von BMBF-Verbundprojekt R2D2 / Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP

BMBF-Verbundprojekt R2D2 erfolgreich beendet: OLED auf dem Weg zur kostengünstigen Serienfertigung für innovative Beleuchtungen im Automotive-Bereich.

Organische Leuchtdioden, kurz OLED, sind im Gegensatz zu Punktlichtquellen, wie LEDs aus Halbleiterkristallen, Flächenlichtquellen: Ihr Licht erreicht eine Homogenität auf neuem Niveau und lässt sich stufenlos dimmen. Es wirft keine harten Schatten und benötigt keine Reflektoren, Lichtleiter oder ähnliche Optiken – das macht OLED-Leuchtmittel effizient und leicht, zudem kommen sie fast ohne Kühlung aus. Die OLED kann auf flexible und biegbare Träger aufgebracht und in beliebiger Form gestaltet werden. Sie eröffnet somit eine ganz neue Welt des Designs.

Um die Technologie praxistauglich zu gestalten und marktgerechte Produkte herstellen zu können, müssen die bislang hohen Fertigungskosten für OLED-Leuchtmittel reduziert werden. Im beendeten Projekt „R2D2 - Roll to Device 2“ wurden die Prozesse und Marktsegmente eingehend analysiert, Optimierungspotenziale aufgedeckt und umgesetzt. Ganz praktisch entstand dabei eine Reihe von OLED-Leuchtmitteln, die die besonderen Designmerkmale Filigranität und Flexibilität mit kostenoptimierten Fertigungsansätzen kombinieren.

3D-OLED für Automotive auf der CES 2016 in Las Vegas

Im Januar wurde auf der CES 2016 in LAS Vegas eine Heckleuchte ausgestellt, die im Rahmen des Projektes in Zusammenarbeit mit der AUDI AG, OSRAM OLED und HELLA entstand. Hierbei wurde ein komplettes 3D-OLED-Modul aus nur einer einzigen flexiblen OLED hergestellt, die durch Biegung um verschiedene Achsen zu einem 3D Körper geformt wurde.

Die AUDI AG übernahm die Spezifikation und Ansteuerung der segmentierten OLED und entwickelte das technologische Grenzdesign, welches von OSRAM OLED umgesetzt und von HELLA durch ein Halterungskonzept in der Heckleuchte aufgebaut wurde. Jeweils zwei dieser Module wurden in ein Rücklicht integriert; Emissionsfarbe und Helligkeit entsprechen hierbei der ECE Norm. Der leuchtende 3D-Körper benötigt keinerlei zusätzliche Optiken oder Reflektoren, um von allen Betrachtungswinkeln gut erkennbar zu sein. Die OLED im 3D-Design steigert die Sicherheit und bietet neue Möglichkeiten für die Fahrzeuggestaltung und die Entwicklung des Lichtdesigns mit der besonderen Homogenität der Leuchtflächen und der Präzision im Aufbau.

In diesem Zusammenhang konnte das Fraunhofer FEP erstmals zeigen, dass flexibles Dünnglas im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichtet und verarbeitet werden kann. So sind konkrete OLED-Bauelemente für Designstudien entstanden, wie z.B. für „Glowfood“ in Zusammenarbeit mit OSRAM OLED und dem finnischen Leuchtenhersteller Tunto Design. Dieses Design sowie eine weitere umgesetzte Designidee wurden im Auftrag von OSRAM OLED von taliaYstudio in Wien erstellt.

Die AUDI AG bietet die glasbasierte OLED-Technologie als TT RS Heckleuchte erstmals in einem großvolumigen Serienmodell an. Diese wurde ebenfalls auf der CES 2016 neben der „Audi e-tron quattro concept“ Studie und der in dem R2D2 Förderprojekt entstandenen Heckleuchte mit flexiblen OLED vorgestellt. Der Fortschritt in der OLED-Technologie vollzieht sich rasant. Der Übergang zum serienreifen Produkt wurde durch die Entwicklungen aus dem vorliegenden Projekt geschaffen.

OLED-Technologie vorangebracht

Dr. Christian May, Projektkoordinator und Bereichsleiter „Flexible Organische Elektronik“ am Fraunhofer FEP, zieht folgendes Fazit: “Das Projekt R2D2 hat mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) die OLED-Technologie in Deutschland ein gutes Stück weitergebracht. Flexible OLED kommen in naher Zukunft in innovativen Beleuchtungslösungen auf den Markt. Andere Branchen werden nachziehen: Perspektiven zeichnen sich bei Hausgeräten und langfristig auch im Flugzeug bereits ab.“

Mit Novaled war ein weltweit führender Experte für OLED Materialien und Technologien für hocheffiziente, langlebige OLEDs im Konsortium vertreten. Novaled konnte Ladungsträgertransportmaterialien und OLED-Schichten gemäß den hohen Anforderungen der Automobilindustrie optimieren. Es wurden kostengünstige Lösungen erarbeitet. Dies umfasste u.a. die Bereitstellung prozessstabiler Materialien, die effizient in einer Massenproduktion eingesetzt werden können sowie Methoden, die frühzeitig die Kompatibilität neuer organischer Materialien zu Herstellungsprozessen ermitteln und damit Entwicklungszeit sparen.

Das Konsortium wurde weiter verstärkt durch die VON ARDENNE GmbH, welche als einer der Marktführer für Ausrüstung zur hochproduktiven Rolle-zu-Rolle-Beschichtung flexibler Substrate die industrielle Umsetzbarkeit der entwickelten Technologien sicherstellt.

Über das R2D2-Projekt

Das Projekt-Konsortium deckt die gesamte Wertschöpfungskette zwischen Materialforschung, Anlagenbau, Bauelementetechnologie und Anwendungsstudien für zukünftige Produkte ab. Die geplanten Arbeiten basieren u.a. auf den weltweit anerkannten Ergebnissen der BMBF-geförderten Projekte R2Flex, So-Light und TOPAS2012 zur organischen Elektronik.

Die direkte Beteiligung namhafter OLED-Beleuchtungshersteller (OSRAM OLED GmbH) und Endnutzer der Lichtquellen (AUDI AG, HELLA KGaA Hueck & Co und Diehl Stiftung & Co. KG) unterstützt eine zügige und umfassende Verwertung der Ergebnisse des Vorhabens, die sich durch neue Möglichkeiten der Marktdurchdringung auf die gesamte Wertschöpfungskette abbildet.

R2D2 verhilft der organischen Leuchtdiode für Beleuchtungsanwendungen zu einer höheren Bekanntheit in der allgemeinen Öffentlichkeit und führt zu einem technologischen Fortschritt, der sich wirtschaftlich in einem bedeutenden Wettbewerbsvorteil für deutsche Unternehmen darstellt.

Konsortialpartner sind: Fraunhofer FEP (Konsortialführer), AUDI AG, Diehl Aerospace GmbH, HELLA KGaA Hueck & Co., Novaled GmbH, OSRAM OLED GmbH und VON ARDENNE GmbH. Das R2D2-Projekt wurde im Rahmen der Initiative „Organische Elektronik, insbesondere Organische Leuchtdioden und Organische Photovoltaik" vom BMBF über einen Zeitraum von zweieinhalb Jahren mit 5,9 Millionen Euro gefördert.