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OLED auf hauchdünnem Edelstahl für vielfältige Anwendungen


Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP ist Anbieter von Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der organischen Elektronik. Das Institut stellt auf der aimcal 2017 vom 15. bis 18. Oktober 2017 in Tampa/USA eine OLED auf hauchdünnem Edelstahl vor. Dies ist Ergebnis der Zusammenarbeit mit Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. (NSMAT) and Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation (NSSMC).

Edelstahl wird normalerweise mit Küchengeräten oder der Herstellung von Anlagenrohren in Zusammenhang gebracht. Seit einigen Jahren werden Edelstahlfolien aber auch für Dünnfilm-Photovoltaik und -Batterien verwendet. Nun soll Edelstahl als Substrat auch in flexiblen elektronischen Bauelementen Anwendung finden. Das Material verfügt hierfür im Gegensatz zu bisher üblichen Substratmaterialien wie Glas oder Kunststoff über spezielle Eigenschaften, womit es z. B. als Substrat für organische Leuchtdioden (OLED) gut geeignet ist. Aufgrund 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 > 10 mA/cm² einfacher realisierbar.

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

Jun Nakatsuka, Manager Business Developement bei NSMAT, zeichnet ein Bild der Zukunft: ”Durch die gute Glätte und der hohen thermischen Leitfähigkeit der Edelstahlfolie erreichen wir ein sehr homogenes OLED-Licht. In drei Jahren sehen wir vielleicht schon OLED auf Edelstahl in Autos als Blinker oder Rücklicht, in Fassadenverkleidungen oder  in Displays.“


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Bis es soweit ist, gilt es noch einen weiten Weg zu gehen. Nach der aufwändigen Entwicklung der Edelstahlfolie, soll 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. Dies macht die Optimierung der Edelstahlfolie mit einer Polymer-Glättungsschicht erst möglich.

Michael Stanel, Projektleiter innerhalb der Abteilung R2R Organik-Technologie am Fraunhofer FEP, erklärt: „Neben der Anlagentechnik verfügen wir über ein umfassendes Handlings-Know-how für die empfindliche Substrate. Damit der Edelstahl für die nanometerdünnen organischen Schichten geeignet ist, wurde eine Rolle-zu-Rolle-fähige Glättungsschicht entwickelt, die einfach integrierbar ist.“

Bei der Zusammenarbeit mit NSMAT und NSSMC war es auch wichtig, Qualitätstandards für die künftige OLED-Fertigung zu erarbeiten. Insbesondere wurden die Oberflächeneigenschaften des Substrates definiert und werden in der Zusammenarbeit ständig verbessert.

Titelfoto / OLED auf Edelstahl. / © Fraunhofer FEP

 

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