Prototyp einer Operationsleuchte mit OLED auf ultradünnem Glas und LED (Bild: Fraunhofer FEP)
Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten und nun beendeten Gemeinschaftsprojektes LAOLA war die Entwicklung großflächiger Beleuchtungsanwendungen mit Organischen Leuchtdioden (OLED) auf flexiblen Substraten. Im Fokus stand dabei Ultradünnglas, dass durch hervorragende Barriereeigenschaften Vorteile gegenüber Kunststoff als Substrat bietet.
Um neben den technologischen Entwicklungen auch passende Anwendungen zu betrachten, erarbeitete Wolfram Designer und Ingenieure (WDI) ein konkretes Einsatzgebiet für die OLED auf Ultradünnglas. Dies wurde in Form einer OP-Leuchte umgesetzt, die in der Formgestaltung große OLED-Leuchtflächen mit LED-Strahlern verbindet. Dabei sind die OLED als Flügelelemente verbaut und bieten eine indirekte, blendfreie Beleuchtung, wohingegen die LED-Strahler die direkte Beleuchtung möglich machen.
LAOLA - Großflächige OLED-Beleuchtungsanwendungen auf dünnen flexiblen Substraten im Video
Beschichtungsanlage und Metallverdampfer umgebaut
Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP hat die OLED auf das flexible Glas im Rolle-zu-Rolle-Verfahren aufgebracht und stellt eine damit gestaltete OP-Leuchte auf der LOPEC 2022 vor (am 23. und 24. März 2022 in München).
Ein Schwerpunkt im Projekt war der Umbau einer Rolle-zu-Rolle-Vakuum-Beschichtungsanlage am Fraunhofer FEP, um reines Ultradünnglas von 50 und 100 mm Dicke mit Bandzügen in der Größenordnung von 30 bis 50 Newton problemlos wickeln, beschichten und verkapseln zu können. Den Umbau der Anlage hat die FHR Anlagenbau durchgeführt.
Für die Abscheidung dünner Metallschichten im Rolle-zu-Rolle-Verfahren für die Anoden- und Kathodenbeschichtung hat Projektpartner Creavac den Metallverdampfer umgebaut. So ließen sich Kalzium und Silber gleichzeitig verdampfen, um transparente Schichten von 8 nm Dicke (Kalzium/Silber 1:7) über eine Breite von 290 mm mit einer Schichtdickenschwankung von ~1 % zu erreichen.
Als weitere Herausforderung stellten sich die nötigen Laserschneid- und Strukturierungsprozesse für die Vereinzelung und Verschaltung der OLED heraus. Mit dem Projektpartner Heliatek wurde eine alternative Strukturierungsmethode entwickelt, um schon fertig gestellte Bauelemente nachträglich partikelarm zu strukturieren. Dafür wird die mit einer gedruckten Passivierung abgedeckte Anode durch das Ultradünnglas hindurch gelasert. Außerdem validierte das Projekt die Verwendung von thermisch verdampftem Melamin. In beiden Technologien steckt viel Potential für eine Verwertung auch in neuen Anwendungsfeldern der flexiblen organischen Elektronik.
