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Roadmap: Organische Elektronik an der Schwelle

28. September 2009, 11:00 Uhr | Jens Würtenberg, Elektronik

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Roadmap: Organische Elektronik an der Schwelle

Die mechanische Flexibilität der organischen Elektronik ist ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie. Inwieweit beeinflusst die mechanische Spannung bei einer Verbiegung die elektronischen Eigenschaften der Schaltungen und schränkt das deren Funktionsfähigkeit ein?

Durch die geeignete Wahl von Materialien und Design kann man Schaltungen herstellen, die wirklich flexibel sind. So lassen sich auch großflächige, komplexe Schaltungen, z.B. OTFT-Arrays (Organic Thin Film Transistors), für die Ansteuerung von Displays herstellen, die einen Krümmungsradius von einem Zentimeter ermöglichen. Bei zahlreichen Anwendungen wie bei RFIDs sind zudem Flexibilität und Schichtdicken der Elektronik von großem Vorteil, insbesondere ermöglichen sie die einfache und kostengünstige Integration der Bauteile in die Produkte.

Eine Besonderheit der organischen Elektronik ist die Möglichkeit einer Rolle-zu-Rolle-Fertigung und damit die Anwendung von Druckverfahren zur Herstellung der aktiven Bauelemente. Welchen besonderen Schwierigkeiten sehen sich die Entwickler hier gegenüber?

Die Massendruckverfahren versprechen eine gigantische Steigerung der Produktivität. Allerdings gibt es hier bislang keine Standardprozesse. Je nach Anwendung, Material und Schichtaufbau muss das geeignete Druckverfahren gewählt und optimiert werden. Hier kommen z.B. Tief-, Flexo-, Tintenstrahl-, Sieb- und Offset-Druckverfahren zum Einsatz; sie müssen je nach Anforderung für die einzelne Schicht und Struktur kombiniert werden. Antennen und Sensoren werden bereits heute milliardenfach gedruckt.

Eine Randbedingung bei der Entwicklung eines »Smart Systems« in organischer Elektronik ist, dass die einzelnen Baugruppen nach den verschiedensten Gesichtspunkten zueinander »kompatibel« sein müssen. Welche Hürden sind bei der »Integration« der organischen Schaltungen in die Welt der normalen elektronischen Bauteile besonders gravierend?

Hier ist noch eine Menge Arbeit zu leisten. Derzeit gibt es hier keine definierten Schnittstellen, was der Frühphase dieser Branche geschuldet ist. Mit den OE-A-Demonstratorprojekten fördern wir die Zusammenarbeit der Firmen in diesem Bereich. Dabei wurde eine Vielzahl von Komponenten, z.B. verschiedene Display-Technologien, Schaltkreise, Batterien, Sensoren, Solarzellen und Taster auf flexible Leiterplatten kombiniert und multifunktionale Demonstratoren aufgebaut, die das Zusammenspiel dieser Komponenten erfolgreich zeigen. Die Betriebs- und Versorgungsspannungen liegen bei den meisten Komponenten im Bereich von 10 V und höher sind mit der klassischen Elektronik kompatibel.

Welchen Stellenwert haben dünne, flexible Batterien für die kurz- und mittelfristige Entwicklung der organischen Elektronik?

Die mobile Energieversorgung spielt bei der organischen und gedruckten Elektronik eine zentrale Rolle. Schließlich ist ja ein Ziel, Elektronik dezentral in jedem Gegenstand zu integrieren. Hierzu werden kostengünstige und anwendungsspezifische Stromversorgungen benötigt. Flexible Batterien auch in Kombination mit organischen Solarzellen sind hier eine zentrale Komponente. Durch das Drucken von Batterien kann man diese extrem dünn, kostengünstig und in einer Vielzahl von Geometrien herstellen, was anwendungsspezifische Lösungen ermöglicht.