Forschungsprojekt LILi auf dem Weg zur OLED-Serienfertigung

BMBF-Forschungsverbund will Herstellungskosten von umweltfreundlichen organischen Leuchtdioden deutlich senken.

	Die Verbundpartner während eines Treffens zum Projektstart (Quelle: Applied Materials)

Leuchtende Zimmerdecken und Tapeten, Computerdisplays, die man einfach zusammenrollen kann oder schillernd leuchtende Kleidung: Zu den spannendsten Zukunftsvisionen im Bereich Licht gehören OLEDs – organische Leuchtdioden, die schon Mitte des nächsten Jahrzehnts solche Produkte möglich machen können. Durch ihre besonderen Eigenschaften - OLEDs können extrem dünn, flexibel und transparent sein - haben sie auf dem zukünftigen Beleuchtungsmarkt ein enormes Potenzial: So können sie in jenen Bereichen und Anwendungen Einzug halten, die den bisherigen Leuchtmitteln verborgen blieben. Eine der wohl wichtigsten Eigenschaften der OLEDs ist die hohe Energieeffizienz. Mit OLED-basierten Beleuchtungen ließen sich erheblich mehr Energiekosten sparen und umweltfreundlichere Materialien nutzen als bisher.

Merck, Applied Materials und die Technische Universität Braunschweig (TU-BS) haben nun bekannt gegeben, dass sie Fördermittel des deutschen Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erhalten, um Verfahren zur Senkung der Herstellungskosten von Leuchten mit organischen Leuchtdioden zu entwickeln. Applied Materials übernimmt die Leitung des dreijährigen Projekts namens Light InLine (LILi) und bündelt dabei seine Kräfte mit Merck, einem führenden Hersteller von Hochleistungs-OLED-Materialien, und der Technischen Universität Braunschweig, einem international anerkannten Zentrum der OLED-Forschung.

Hergestellt auf Glasplatten können OLED-Kacheln weißes Licht emittieren, das heller, gleichmäßiger und energieeffizienter als das Licht von Leuchtstofflampen ist. Damit eignen sie sich hervorragend für Deckenleuchten in Wohn- und Büroräumen. Zu den Hindernissen, die es noch zu überwinden gilt, ehe diese Technologie breite Anwendung finden kann, gehören unter anderem die begrenzte Lebensdauer, das Fehlen von Standards und die hohen Herstellungskosten. Das LILi-Projekt will diese Herausforderungen durch Entwicklung großflächiger Herstellungsverfahren mit leistungsfähigen organischen Materialien und einem effizienten Gerätedesign angehen.

OLEDs bestehen aus einer auf ein transparentes Material aufgebrachten, ebenfalls transparenten Elektrode und einer darüberliegenden Schicht aus organischen Materialien. Den Abschluss bildet eine zweite Elektrode. Legt man zwischen den beiden Elektroden eine Spannung an, so fließt Strom, und in der organischen Schicht wird Licht ausgestrahlt. Die Farbe des Lichtes ist durch die Auswahl der organischen Schichtmaterialien einstellbar. Höchste Präzision ist hier geboten. Denn bereits wenn die Materialien in die Anlage geschleust werden, oder bei Wartungsarbeiten, können aus der umgebenden Luft winzige Mengen Feuchtigkeit eindringen, die möglicherweise großen Schaden anrichten. Wer Fertigungsanlagen für OLEDs plant, muss dies unbedingt berücksichtigen. Noch ist zu wenig bekannt, welche Werte für den Wassergehalt und damit für den Druck in den Anlagen eingehalten werden müssen. Ziel von LILi ist es, diese Werte zu definieren und damit die industrielle Produktion zu ermöglichen. Aber auch die genaue Bestimmung der Dicke der einzelnen organischen Schichten, aus denen OLEDs bestehen, ist derzeit noch nicht zufriedenstellend möglich. Auch hier gilt es, Pionierarbeit zu leisten: „Wir wollen ein ganz neues optisches Messsystem entwickeln, um die Schichten genauer zu analysieren“, erläutert Hans-Hermann Johannes vom Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig.

„Merck verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung und Skalierung der komplexen organischen Verbindungen, die für eine stabile und kostengünstige Herstellung von OLEDs wesentlich sind“, so Dr. Udo Heider, Leiter des Merck-Geschäftsbereichs Flüssigkristalle/OLED. „Das LILi-Projekt ist eine großartige Chance für uns, neue organische Materialien in modernen Fertigungsanlagen zu testen, um ihre Haltbarkeit und Eigenschaften auf großflächigen Substraten zu validieren.“

„Halbleiterleuchten sind ein wichtiges Element für eine energieeffiziente Zukunft“, erklärte Dr. Mark Pinto, Senior Vice President, Corporate Chief Technology Officer und General Manager der Energy and Environmental Solutions Organization von Applied Materials. „Die OLED-Technologie passt sehr gut zu unseren Anlagen, die wir für die Herstellung von Flachbildschirmen einsetzen. Wir haben bereits ein System konfiguriert, das sich gegenwärtig bei einem führenden europäischen Leuchtenhersteller in der Pilotproduktion befindet. Durch das LILi-Projekt hoffen wir, diese Technologie weiter optimieren zu können, um die Qualität zu steigern und die Kosten für OLED-Beleuchtungsanwendungen zu senken.“

Bei der Entwicklung der OLED-Technologie belegt Deutschland derzeit einen Spitzenplatz im internationalen Wettbewerb. Um diese Position zu sichern und auszubauen, fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung die Initiative „OLED 2 – Organische Leuchtdioden – Phase 2“ im Rahmen mehrerer Programme. Ziel ist es, insbesondere großflächige OLED-Beleuchtungselemente in Zukunft wirtschaftlich herstellen zu können. Die Gesamtkosten des LILi-Verbundprojekts belaufen sich auf etwa 7,49 Millionen Euro, von denen rund 3,26 Millionen Euro das BMBF bereit stellt.