Fraunhofer FEP/NSMAT/NSSMC Edelstahl statt Glas als Substrat für OLED

Bereits in 3 Jahren könnte es OLEDs auf Edelstahl in Autos als Blinker oder Rücklicht, in Fassadenverkleidungen oder in Displays geben.
Bereits in 3 Jahren könnte es OLEDs auf Edelstahl in Autos als Blinker oder Rücklicht, in Fassadenverkleidungen oder in Displays geben.

In Kooperation mit Nippon Steel&Sumikin Materials (NSMAT) and Nippon Steel&Sumitomo Metal (NSSMC) hat Fraunhofer FEP eine OLED auf hauchdünnem Edelstahl statt Glas oder Kunststoff als Substrat entwickelt.

Seit einigen Jahren werden Edelstahlfolien auch für Dünnfilm-Photovoltaik und -Batterien verwendet. »Nun soll Edelstahl als Substrat auch in flexiblen elektronischen Bauelementen Anwendung finden«, erläutert Michael Stanel, Projektleiter innerhalb der Abteilung R2R Organik-Technologie am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP.

Im Gegensatz zu bisher üblichen Substratmaterialien wie Glas oder Kunststoff verfügt Edelstahl über spezielle Eigenschaften, »womit es als Substrat für organische Leuchtdioden (OLED) gut geeignet ist«. Auf Basis der von NSSMC entwickelten Planarisierungsschicht und der vergleichsweise guten thermischen Leitfähigkeit von Edelstahl sind homogene großflächige Leuchtflächen mit guter Wärmeableitung und der Betrieb unter Stromdichten größer als 10 mA/cm2 »einfacher realisierbar«. Der Beitrag vom FEP bestehe neben der Anlagentechnik aus dem »umfassenden Handlings-Know-how für die empfindlichen Substrate«. Damit der Edelstahl für die nanometerdünnen organischen Schichten geeignet ist, »wurde eine einfach integrierbare Rolle-zu-Rolle-fähige Glättungsschicht entwickelt«, sagt Stanel.

OLED müssen außerdem vor Feuchtigkeit und Sauerstoff geschützt werden, damit die organischen Schichten funktionstüchtig bleiben. Weil Edelstahl eine ausgezeichnete Barrierewirkung gegen Umwelteinflüsse habe, eigne es sich daher »auch unter diesem Gesichtspunkt« als Träger der OLED.

Jun Nakatsuka, Manager Business Developement bei NSMAT, hebt hervor: »Durch die gute Glätte und die hohe thermische Leitfähigkeit der Edelstahlfolie erreichen wir ein sehr homogenes OLED-Licht.« Was die Markteinführung anbelange, »sehen wir vielleicht schon in 3 Jahren OLED auf Edelstahl in Autos als Blinker oder Rücklicht, in Fassadenverkleidungen oder in Displays«.

Bis zur Markteinführung sei noch einiges an Entwicklung zu leisten: Nach der aufwändigen Entwicklung der Edelstahlfolie muss diese nun produktionstauglich gemacht werden. Das Fraunhofer FEP verfügt über eine Rolle-zu-Rolle-Prozesslinie zur Herstellung von OLED auf flexiblen Materialien und einen reproduzierbaren OLED-Prozess. Erst dadurch wird die Optimierung der Edelstahlfolie mit einer Polymer-Glättungsschicht realisierbar.

Vorgestellt wird die Innovation erstmals vom 15. bis 18. Oktober 2017 auf der aimcal 2017 in US-amerikanischen Tampa.