3D-Druck 12.01.2022, 07:00 Uhr

Forschenden gelingt Unglaubliches – sie drucken funktionsfähiges OLED-Display

Ist die Zeit der Elektronikfachmärkte bald vorbei? US-amerikanische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler prophezeien: Jedermann könne in Zukunft flexible OLED-Displays selbst herstellen – mit einem 3D-Drucker!

OLED-Display

Dieses OLED-Display ist komplett in einem 3D-Drucker entstanden.

Foto: McAlpine Group, University of Minnesota

3D-Drucker sind eine faszinierende Technologie, die in vielen Bereichen ganz neue Möglichkeiten eröffnet. Ihre Entwicklung schreitet in einem enormen Tempo voran. Die Drucker werden immer schneller, ausgefeilter und können zum Teil ganz neue Dimensionen bewältigen. Die Herstellung ganzer Bauteile auf Knopfdruck ist keine Zukunftsvision mehr. Auch im Elektronikbereich haben Forschende schon erstaunliche Erfolge vollbracht, doch das Projekt der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der University of Minnesota Twin Cities erreicht in diesem Bereich noch einmal eine ganz neue Dimension: Dem Team ist es gelungen, ein flexibles organisches Leuchtdioden-Display (OLED) in 3D zu drucken. Beim anschließenden Test waren die Ergebnisse erstaunlich.

Diese Innovationen werden die Zukunft prägen

Kleiner 3D-Drucker statt großer Produktionsanlagen fürs OLED-Display

Bei einem OLED-Display dient eine organische Materialschicht dazu, Elektrizität in Licht umzuwandeln. Das Ergebnis sind digitale Anzeigen, die flexibel gestaltet werden können und im Alltag bereits weit verbreitet sind. Unter anderem werden sie für Fernsehbildschirme und Monitoren verwendet. Im kleineren Maßstab sind Smartphones mit ihnen ausgestattet. Ihre Vorteile liegen auf der Hand: Sie sind leicht, energieeffizient, dünn und flexibel. Gleichzeitig bieten sie einen breiten Betrachtungswinkel und ein hohes Kontrastverhältnis.

Die Produktion ist allerdings nicht ganz unaufwendig. „OLED-Displays werden in der Regel in großen, teuren und extrem sauberen Produktionsanlagen hergestellt“, sagt Michael McAlpine, Professor an der Fakultät für Maschinenbau der University of Minnesota. „Wir wollten herausfinden, ob wir all das vereinfachen und ein OLED-Display auf unserem Tisch-3D-Drucker drucken können.“ Tisch-Drucker ist dabei allerdings stark untertrieben. Denn es handelt sich natürlich nicht um ein handelsübliches Modell, sondern um eine Spezialanfertigung. Laut McAlpine habe das Gerät in etwa so viel gekostet „wie ein Tesla Model S.“

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Fachbereichsleitung Grün (m/w/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
Heilbronner Versorgungs GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur in den Bereichen Gas und Wasser (m/w/d) Heilbronner Versorgungs GmbH
Heilbronn Zum Job 
Flughafen München GmbH-Firmenlogo
Leiter Elektrotechnik / Stromnetzprojekte (w/m/d) Flughafen München GmbH
Oberding Zum Job 
Intego GmbH-Firmenlogo
Servicetechniker / Field Service Engineer (m/w/d) - Einsatz in Kalifornien (USA) Intego GmbH
Erlangen Zum Job 
PohlCon GmbH-Firmenlogo
Anwendungsingenieur (m/w/d) PohlCon GmbH
Sumitomo Rubber Europe GmbH-Firmenlogo
Ingenieur FEA (m/w/d) Reifensimulation in Hanau Sumitomo Rubber Europe GmbH
Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)-Firmenlogo
Bauingenieurin / Bauingenieur (m/w/d) (Master/Uni-Diplom) Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)
Bergisch Gladbach Zum Job 
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Bau (m/w/d) wpd infrastruktur GmbH
Universität zu Köln-Firmenlogo
Bauingenieur*in oder Architekt*in (w/m/d) mit Vertiefung im Baubetrieb bzw. Projektmanagement Universität zu Köln
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Elektroingenieur (m/w/d) für nationale Wind- und Solarenergieprojekte wpd infrastruktur GmbH
wpd construction GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Elektrotechnik (m/w/d) wpd construction GmbH
Bietigheim-Bissingen Zum Job 
Universität zu Köln-Firmenlogo
Ingenieur*in (w/m/d) für Energiemanagement, Nachhaltigkeit und technische Gebäudeentwicklung Universität zu Köln
Boyd Weiler GmbH & Co. KG-Firmenlogo
CAD-Konstrukteur (m/w/d) Boyd Weiler GmbH & Co. KG
Weiler-Simmerberg Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Senior Ingenieur Systemintegration und KI-basierte Performancebewertung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Systemführung Operative Betriebsplanung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauprojektleiter (m/w/d) Allbau Managementgesellschaft mbH
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* im Anforderungsmanagement DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
WipflerPLAN Planungsgesellschaft-Firmenlogo
Bauingenieur / Bautechniker Kommunaler Tiefbau (m/w/d) WipflerPLAN Planungsgesellschaft
Donauwörth, Nördlingen, Pfaffenhofen an der Ilm, Lauf an der Pegnitz Zum Job 
VINCORION Advanced Systems GmbH-Firmenlogo
Information Security Manager (all genders) VINCORION Advanced Systems GmbH
Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences-Firmenlogo
Professur "Wirtschaftsinformatik und Datenbanken mit dem Schwerpunkt IT-Venture-Design, Digital Enterprise und innovativer Lehre in Makerspace-Settings (W2)" Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences
Düsseldorf Zum Job 

Zwei Verfahren für den 3D-Druck des OLED-Displays kombiniert

Vor der Entwicklung dieses 3D-Druckers hatte das Team mehrere ähnlich gelagerte Versuche gestartet, die jedoch alle nicht die gewünschten Ergebnisse brachten. Vor allem die Gleichmäßigkeit der Licht emittierenden Schichten stellte sich als schwierig heraus. Gute Displays gelangen in anderen Teams nur, indem sie weitere Verfahren zur Hilfe nahmen, etwa eine Rotationsbeschichtung (Spin Coating) oder die thermische Verdampfung.

Die Forschenden gingen daher einen neuen Weg und entschieden sich für zwei verschiedene Druckverfahren, um die sechs benötigten Schichten der Bauelemente zu drucken: Die Elektroden, die Verbindungen, die Isolierung und die Verkapselung druckten sie im Extrusionsverfahren, während sie die aktiven Schichten bei Raumtemperatur aufsprühten. Der Clou: Es gelang ihnen, beide Verfahren in dem Spezialdrucker zu kombinieren, sodass der Prototyp nur mit diesem einen Gerät hergestellt werden konnte. Das Displays war auf jeder Seite etwa 1,5 Zoll groß und hatte 64 Pixel.

OLED-Display im Funktionstest

Soweit die Theorie, entscheidend war aber der Praxistest, und der überraschte sogar die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler: Jedes Pixel funktionierte und zeigte Licht an. „Ich dachte, es würde etwas Gutes entstehen, aber doch kein voll funktionsfähiges Display“, sagte Ruitao Su, der das Projekt federführend begleitet hat. „Aber dann stellte sich heraus, dass alle Pixel funktionierten, und ich konnte den von mir entworfenen Text anzeigen.“

Wie gewünscht, sei das Display, das im 3D-Druck-Verfahren entstanden ist, flexibel. Zudem könne es in einem einkapselnden Material verpackt werden, weswegen es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sei. „Das Gerät zeigte eine relativ stabile Emission über 2.000 Biege-Zyklen hinweg, was darauf hindeutet, dass vollständig 3D-gedruckte OLEDs möglicherweise für wichtige Anwendungen in der Weichelektronik und für tragbare Geräte verwendet werden können“, sagt Su.

Tragbarer 3D-Drucker als Zukunftsvision

Als Nächstes wollen die Forschenden den 3D-Druck so anpassen, dass sie Displays mit höherer Auflösung und mehr Helligkeit produzieren können. „Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, dass wir dieses Verfahren innerhalb weniger Jahre auf einen kleinen tragbaren Drucker übertragen könnte, um alle Arten von Displays selbst zu Hause oder unterwegs zu drucken“, glaubt McAlpine.

Mehr lesen über Innovationen beim 3D-Druck:

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.