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Wissen & Umwelt

Leuchtende Tapeten und Folien-Computer

Die Zukunft des künstlichen Lichts heißt OLED: Elemente aus ultradünnen organischen Schichten, die flächenhaft weißes und farbiges Licht abstrahlen. "Ade Glühbirne!", sagt Prof. Karl Leo im Gespräch mit DW-Wissenschaft.

Prof. Karl Leo, Physiker und Leibniz-Preisträger 2002 (Foto:TU-Dresden)

Prof. Karl Leo, Physiker und Leibniz-Preisträger 2002

DW-WORLD.DE: Herr Leo, was bedeutet OLED?

Prof. Karl Leo, Direktor des Instituts für Angewandte Photophysik, TU Dresden: OLED bedeutet organische Leuchtdiode. Die LED, die anorganische Leuchtdiode, die kennen wir ja schon aus Taschenlampen oder Fahrradrücklichtern. Organisch bedeutet hier, dass wir organische Halbleiter verwenden. Das heißt nicht, dass sie biologisch abbaubar sind oder so, sondern dass organische Chemie zum Einsatz kommt und zwar Moleküle, die Kohlenstoff enthalten.

Und wie funktioniert das mit den Kohlenstoff-Molekülen? Wie kommt das Leuchten zustande?

Organische Leuchtdioden funktionieren ähnlich wie die anorganischen. Es sind sogenannte kalte Lichtquellen. Das heißt, man macht nicht wie bei einer Glühbirne Licht, indem man einen Gegenstand sehr heiß macht, denn da hat man immer eine geringe Effizienz, da mehr Wärme als Licht herauskommt. Bei der Glühbirne zum Beispiel nur fünf Prozent, der Rest ist Wärme. Bei der OLED macht man dagegen kaltes Licht. Das heißt, man schickt Elektronen rein und die geben dann genau die Energie ab, die man für das weiße Licht braucht.

Leuchtende Tapeten, Rollos oder Vorhänge - alles vorstellbar mit den kleinen Kunstoff-Lämpchen (Foto: TU-Dresden)

Leuchtende Tapeten, Rollos oder Vorhänge - alles vorstellbar mit den kleinen Kunstoff-Lämpchen

Brauchen OLEDs überhaupt noch Strom?

Ja, natürlich! Ohne den geht's nicht. Aber die Effizienz ist schon relativ groß. Wir sind heute bei den OLEDs schon um den Faktor fünf bis sechs besser als die Glühbirne und haben auch die Leuchtstoffröhre deutlich übertroffen.

Wie aktiviert man diese OLEDs? Gibt es da so etwas wie einen Schalter, den man umklappt?

Ja, die werden ganz normal elektrisch angeschlossen, das heißt, man legt eine Spannung an, die recht klein ist, etwa drei bis vier Volt. Wir haben sogar einmal eine OLED mit einer Kartoffel-Batterie betrieben, so dass wir eine vollständig organische Leuchtdiode hatten (lacht) und da genügten vier Kartoffeln, um eine rote OLED leuchten zu lassen.

Glauben Sie denn, dass irgendwann die organischen Leuchtdioden Glühbirnen oder die Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren ablösen?

Ja, ich bin da sehr optimistisch. Denn es kommt dazu, dass die OLED neben der hohen Effizienz viele weitere schöne Eigenschaften hat. Zunächst mal ist sie eine Flächenlichtquelle. Und für die Beleuchtung ist es ja für viele Anwendungen günstig, wenn man das Licht nicht als Punkt erzeugt, sondern als Flächenlicht. Punktlichtquellen muss man normalerweise mit sehr hohem Aufwand auf eine Fläche verteilen. Mit den OLEDs erzeugen sie dagegen das Licht direkt in der Fläche. Zum anderen kann man OLEDs auch flexibel machen - also als Folie. So kann man sie um Gegenstände herumwickeln oder an die Wand kleben.

Kartoffel-Batterie: Eine nicht ganz ernstgemeinte aber durchaus umweltschonende Stromquelle (Foto: TU-Dresden)

Kartoffel-Batterie: Eine nicht ganz ernstgemeinte aber durchaus umweltschonende Stromquelle

Also könnten in Zukunft auch Lampen, die punktuelles Licht abgeben, ausgedient haben?

Ich denke, man wird immer beides haben. Es gibt Anwendungen, wo man Punktlichtquellen will, um Akzente zu setzen. Oder in bestimmten Bereichen, wie dem Automobilbau. Da braucht man Punktlichtquellen, um Lichtstrahlen abzubilden. Aber genauso gibt es auch unzählige Anwendungen, wo ein weiches, flächiges Licht gebraucht wird. Ich denke, das wird sich ergänzen, man wird beides einsetzen.

Was sind denn bislang die Nachteile von OLEDs?

Die drei wesentlichen Kriterien sind Preis, Effizienz und Lebensdauer. Beim Preis liegen wir noch viel zu hoch. Da ist die OLED überhaupt noch nicht konkurrenzfähig. Bei der Effizienz liegen wir schon gut und bei der Lebensdauer ist es so, dass Verbesserungen notwendig sind, aber auch da haben wir schon recht gute Werte erzielt.

Was gibt eigentlich den Ausschlag für die Lebensdauer von OLEDs?

Das sind mehrere Faktoren. Zum einen ist die Stabilität der Materialien wichtig und da haben wir noch Probleme mit den blauen Emittern. Da weißes Licht ja auch einen blauen Anteil hat, müssen wir hier noch bessere Materialien entwickeln. Zum anderen ist es aber auch so, dass OLEDs gegen Luft und Wasserdampf empfindlich sind. Deswegen müssen wir sie verkapseln und diese Verkapselung muss noch verbessert werden.

Aus den Grundfarben blau, grün und rot wird weiß

Aus den Grundfarben blau, grün und rot wird weiß

Wie entstehen eigentlich die unterschiedlichen Farben?

Wir verwenden dafür verschiedene Farbstoffe. Letztendlich sind uns viele dieser organischen Materialien schon bekannt. Rote Autolacke enthalten zum Beispiel Farbstoffe, die unseren OLEDs gar nicht unähnlich sind. Und durch die Wahl dieser verschiedenen Materialien kann man die Lichtwellenlänge verändern. Das kann man sehr flexibel tun. Man kann also einer OLED fast jede Farbe geben. Und wenn man eine weiße will, dann kombiniert man rot, grün, blau.

Sie haben gesagt, dass der Preis noch nicht konkurrenzfähig ist. Wie viel kostet eine OLED?

Es ist schwierig, eine genaue Zahl zu nennen. Aber als Größenordnung könnte man sagen, ein OLED-Element, das eine Glühbirne ersetzt, würde irgendwo im Preisbereich von 100 Euro aufwärts liegen ...

Oje ...

(Lacht) Ja, das ist natürlich zu teuer - obwohl: auch die Glühbirne ist ein sehr teures Beleuchtungselement, wenn man die Stromrechnung dazu zählt. Aber technisch ist es möglich, dass man irgendwann einmal bei einigen Euro für eine OLED-Leuchte landet, so viel wie eine Energiesparlampe kostet.

Wo werden OLEDs heute schon eingesetzt?

Hauptsächlich in Mobil-Telefonen und in kleineren elektronischen Geräten. Es gibt zwar auch ein Elf-Zoll-Fernsehgerät, das mit OLEDs funktioniert, aber zurzeit sind es im wesentlichen die Mobiltelefone und die kleineren Displays.

OLED-Elemente (Foto: TU-Dresden)

Um ein vielfaches effizienter als die Glühbirne: energiesparende OLED-Elemente

Wann kommen OLEDs in die Geschäfte, wann kann man sich OLED-Folien fürs Wohnzimmer kaufen?

Also die ersten Muster schon in diesem Jahr oder Anfang des nächsten Jahres. Das wird Schritt für Schritt vor sich gehen. Zunächst im High-End-Bereich, wo man sich hohe Preise erlauben kann. Da wird es schon in recht naher Zukunft zur Anwendung kommen. Dass man OLEDs im Baumarkt kaufen kann, als Folie im Quadratmeter, das dauert schon noch so fünf Jahre.

Was sind Ihre Visionen, Herr Leo, was sollen OLEDs in der Zukunft alles können?

Eine Vision wäre es, dass wir die Fenster unserer Gebäude zur transparenten OLED und Solarzelle machen. Also tagsüber sieht das dann aus wie Wärmeschutzglas, das Energie erzeugt und nachts leuchtet das Fenster so natürlich, dass man denkt, es wäre draußen noch Tageslicht.

OLEDs könnten Sonnenlicht realistisch suggerieren (Foto: TU-Dresden)

OLEDs könnten Sonnenlicht realistisch suggerieren

Wird diese Forschung in Deutschland ausreichend unterstützt?

Die Unterstützung durch die verschiedenen Fördergeber also durch das BMBF, das Bundesforschungsministerium, die Europäische Kommission und das Land Sachsen, ist sehr gut. Was ich mir manchmal wünschen würde ist, dass die industrielle Umsetzung noch stärker vorangetrieben wird. Ich war ja gerade in Japan und habe den Eindruck, dass die japanische Industrie mutiger voranschreitet. Aber ich hoffe, dass wir im Gegensatz zu den Displays, die im OLED-Bereich schon wieder praktisch ausschließlich aus Asien kommen, im Beleuchtungsbereich auch in Europa eine starke Rolle spielen.

Ist man denn in Japan, wo Sie einige Monate gearbeitet haben, schon sehr viel weiter als in Deutschland und Europa?

Also in der Forschung würde ich sagen, sind wir gleich auf, haben vielleicht sogar eine Nasenspitze vorne mit unseren neusten Ergebnissen. In der Anwendung ist es so - und das gilt nicht nur für OLED, das gilt für die gesamte Technik - dass man hier in Japan verspielter ist und auch gerne mal was Neues ausprobiert, was noch nicht so perfekt funktioniert. Deswegen kommen die Dinge hier oft früher auf den Mark als es in Europa der Fall ist. Da mögen wir einen kleinen Rückstand haben aber ich denke, der ist nicht dramatisch und wir können das aufholen.

Welche Länder sind zurzeit führend in Sachen OLED?

Die USA und Japan. Aber Europa ist mitführend!

Das Interview führte Judith Hartl
Redaktion: Wim Abbink