OLED-Leuchtmodule sind bisher vor allem als weiß-leuchtende OLED-Kacheln für die Allgemeinbeleuchtung bekannt. Produkt- und Automobildesigner entdecken die Technologie jedoch zunehmend als Gestaltungselement, um ihre Marke über das Design des Produktes oder Autos bekannt und unverwechselbar zu machen. Flexible Module ermöglichen hier innovative Anwendungsfelder für den Einsatz als leuchtende Designelemente. Den Designern sind dabei kaum Grenzen gesetzt, um neuartige OLED-basierte, leuchtende Designobjekte zu realisieren. Um diese vielfältigen Möglichkeiten des OLED-Designs zu vermitteln und Lichtdesigner oder Produktentwickler zu inspirieren und die grundlegenden Gestaltungsoptionen für OLED-Elemente zu demonstrieren, bietet das Fraunhofer FEP ein Design-Kit an, welches alle Möglichkeiten und Eigenschaften vereint.

Technische Grundlagen und Designprozess

Bild 1: Fertig prozessierte, unkontaktierte OLED-Module. Auf 200 × 200 mm² großen Substraten lassen sich mehrere Module unterschiedlicher oder gleicher Form bearbeiten.

Bild 1: Fertig prozessierte, unkontaktierte OLED-Module. Auf 200 × 200 mm² großen Substraten lassen sich mehrere Module unterschiedlicher oder gleicher Form bearbeiten. Fraunhofer FEP

Eck-Daten

Mit dem „Project Monarch“ bietet das Fraunhofer FEP ein OLED-Design-Kit für die Erstellung kundenspezifischer Lichtskulpturen an. Das Kit vermittelt auf nicht-technische Weise die außergewöhnlichen Eigenschaften und Merkmale von OLEDs wie Flexibilität, Transparenz, die Möglichkeit von Segmentierung und Strukturierung der Leuchtflächen sowie die Realisierung mehrfarbiger Oberflächen und Muster – im praktischen Fall in Form eines Schmetterlings.

Im Bereich flexible, organische Elektronik konzentrieren sich die Arbeiten am Institut auf „Small Molecule“-OLED-Systeme, die im Reinraum mit Vakuum-Beschichtungsanlagen herstellbar sind. Dabei wird die gesamte Prozesskette, angefangen von blanken Kunststoff-Barrierefolien oder Glassubstraten, bis zum fertigen verkapselten Beleuchtungsmodul mit integrierten elektrischen Kontakten abgebildet. Die Definition der Strukturen geschieht durch Maskierung des Beschichtungsbereichs durch präzise Schattenmasken. Am Fraunhofer FEP lassen sich mit der vorhandenen Anlagentechnik Substrate mit einer Größe von bis zu 200 × 200 mm² verarbeiten. Dabei können mehrere Module unterschiedlicher oder gleicher Form und Größe bearbeitet werden (Bild 1).

Bild 2: Der OLED-Designprozess beginnt mit einer Skizze oder einem CAD-Modell der angedachten Lichtskulptur.

Bild 2: Der OLED-Designprozess beginnt mit einer Skizze oder einem CAD-Modell der angedachten Lichtskulptur. Fraunhofer FEP

Der Designprozess mit Kunden und Wissenschaftlern beginnt mit einer Skizze oder einem CAD-Modell der angedachten Lichtskulptur (Bild 2). Auf der Grundlage dieses Designentwurfs erstellen die Designer und Technologen ein technisches Layout des gesamten Moduls, das alle notwendigen Schichten und Maskierungsschritte enthält und sämtliche anlagen- und technologiespezifischen Designvorgaben berücksichtigt. Dieses technische Layout ist die Grundlage für die Herstellung des Schattenmasken-Setups und aller notwendigen nachfolgenden Fertigungsschritte.

Formenvielfalt und Segmentierung

Bild 3: OLED-Module können nahezu beliebig viele Formen annehmen. Sie werden mittels eines Lasers aus dem Kunststoffsubstrat herausgeschnitten.

Bild 3: OLED-Module können nahezu beliebig viele Formen annehmen. Sie werden mittels eines Lasers aus dem Kunststoffsubstrat herausgeschnitten. Fraunhofer FEP

Da sie mittels eines Lasers aus dem Kunststoffsubstrat herausgeschnitten werden, können OLED-Module nahezu beliebig viele Formen annehmen (Bild 3). Glassubstrate haben einige grundsätzliche Gestaltungsrestriktionen, sind aber trotzdem nicht auf einfache geometrische Formen beschränkt. Auch die Emissionsfläche lässt sich nahezu beliebig gestalten – sie ist quasi als eine leuchtende Grafik anzusehen. Einzig ein nichtleuchtender Rand von mindestens 1,5 mm Breite um die aktive Fläche herum ist notwendig, um eine sichere Verkapselung der organischen Funktionsschichten zu gewährleisten.  Die aktive Fläche der Lichtelemente lässt sich in einzelne Teile oder Segmente unterteilen, die auch eine beliebige Form annehmen können. Da jedes Segment über eine eigene Elektrode verfügt, können diese unabhängig voneinander leuchten oder gedimmt werden. Dadurch ermöglichen segmentierte Module dynamische Lichteffekte auf einem einzigen OLED-Modul. Die aktive Fläche der OLED lässt so belegen, dass auf beiden Seiten nur ein Netz oder Gitter aufleuchtet, während die Zwischenräume zwischen den aktiven Bereichen vollständig transparent bleiben. Diese Funktion ermöglicht völlig neue OLED-Designs. Eine weitere Option ist die Laserbeschriftung von Logos, Text oder einfachen Mustern im aktiven Bereich, was sich ebenfalls mit transparenten oder farbvariablen Systemen kombinieren lässt.

Transparenz, Lichtfarbzonen und Variabilität

Da das Material der Deckelektrode metallisch (aus Silber oder Aluminium) ist, erscheint diese Elektrode als Spiegeloberfläche auf (opaken) Standard-OLED-Modulen. Die Dicke dieser Elektrode lässt sich auf einige Nanometer reduzieren, um eine halbtransparente Elektrode für ein halbtransparentes OLED-Element mit einer Transparenz von etwa 50 Prozent herzustellen. Das Resultat ist eine OLED, die im ausgeschalteten Zustand transparent ist, aber im eingeschalteten Zustand Licht sowohl zur Vorderseite als auch (mit verminderter Helligkeit) zur Rückseite emittiert. Fordert das segmentierte OLED-Design unterschiedliche Farben auf verschiedenen Segmenten eines einzelnen Moduls, lassen sich bis zu drei verschiedene Emissionsfarben in unterschiedlichen Bereichen eines OLED-Moduls aufbringen. Dies ist besonders für dynamische Beschilderungsanwendungen interessant. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, zwei Farben durch Stapeln unterschiedlicher Emitter auf Teile des aktiven Bereichs zu mischen. Dies erzeugt eine gemischte Emissionsfarbe (zum Beispiel blau + gelb = weiß). Um eine gemischte Emissionsfarbe zu erzeugen, werden zwei verschiedenfarbige Schichtsysteme übereinander gestapelt und die jeweiligen Elektroden getrennt herausgeführt und angesteuert. Dadurch ist es möglich, diese beiden Farben unabhängig voneinander anzusteuern. Die Farben sind so mischbar und jeglicher Farbpunkt zwischen den beiden Einzelfarben lässt sich durch Dimmen der Einzelfarben erzeugen. Mit der Nutzung von drei Emittern steht ein vollständiges RGB-Farbspektrum zur Verfügung.

 

Auf der nächsten Seite erfahren Sie mehr über das Projekt Monarch und kundenspezifische OLED-Muster.

Seite 1 von 212