Druckbare Leuchtpartikel: Kostengünstige und gebogene Leuchtflächen

Flexible, großflächige Leuchtflächen erzeugen und das auch noch kostengünstig? Mit OLEDs ist dies bislang nicht möglich. Doch ein neues Elektrolumineszenz-Verfahren könnte als alternative Herstellungsmethode für große Leuchteinheiten in Frage kommen.

Bei der Elektrolumineszenz werden spezielle Nanopartikel, sogenannte Phosphore, in einem elektrischen Feld zum Leuchten angeregt. Forscher am Leibniz-Institut für Neue Materialien INM haben ein Verfahren entwickelt, das Elektrolumineszenz auf großen, gebogenen Oberflächen kostengünstig erlaubt. Dabei werden die Phosphore sowie alle anderen Bestandteile über nasschemische, druckbare Verfahren erzeugt. Zur Bearbeitung reichen Temperaturen unter 200 °C. Deshalb lassen sich die Schichten auf Folien oder anderen flexiblen Substraten aufbringen.

Die Funktionsweise

Die Leuchteinheit besteht aus zwei elektrisch leitenden Schichten, zwischen denen sich die lichtemittierenden Partikel in einer dielektrischen, isolierenden Binderschicht befinden. Mindestens eine der leitenden Schichten ist sowohl leitfähig als auch transparent, meist basierend auf ITO-Nanopartikeln. Durch die Einbettung in die isolierende Schicht lässt sich die aufgenommene Energie effizient in Licht umsetzen, das heißt, es findet keine nennenswerte Erwärmung der Leuchtelemente statt. Durch Anlegen einer Wechselspannung erfolgt dann die Lichtemission aus der elektrolumineszierenden Schicht. Als Leuchtpartikel haben die Wissenschaftler am INM funktionalisierte Zinksulfid-Nanopartikel als Phosphore in die Binderschicht eingebettet. Mit Hilfe dieser mit Kupfer oder Mangan dotierten Phosphore waren sie in der Lage, grünes und blaugrünes Licht zu erzeugen. Die am INM entwickelten elektrolumineszierenden Lichtfolien lassen sich direkt an die übliche 230-V-Netzspannung anschließen. 

Weitere Ziele

Derzeit arbeiten die Forscher an der weiteren Funktionalisierung der Phosphore. Denn das Ziel ist die Erzeugung weißen Lichts durch eine veränderte Dotierung sowie das Einbringen von farbigen Pigmenten in die Leuchtschicht. Außerdem sollen die Materialien so weiterentwickelt werden, dass sich die Lichtfolien auch bei niedrigerer Netzspannung verwenden lassen. Die Elektrolumineszenz könnte bei der großflächigen Beleuchtung auf gewölbten Oberflächen eine Alternative zu OLEDs darstellen, deren Herstellung und Verwendung zur Zeit noch vergleichsweise kostenintensiv ist.