Licht aus der Folie

Leuchtende Kunststoffe schicken sich an die Displaytechnik zu revolutionieren: Sie leuchten kräftig, brauchen wenig Strom, lassen sich auf dünnen flexiblen Folien aufbringen und sind einfach zu verarbeiten. Diese Vorteile prädestinieren sie auch als Material für neuartige Lichtquellen. Auf der Hannover Messe (15. bis 20. April) stellt die bayrische Firma Cool Light erstmals eine Leuchtfolie vor.

Die unscheinbare Folie zeigt ihre verblüffende Wirkung erst, wenn Diplomingenieur Rolf Rank auf den Schalter drückt: Sofort leuchtet sie strahlend weiß über die ganze Fläche. Noch ist das Teststück, das die Forscher am Dresdener Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP zu Demonstrationszwecken herzeigen. Es ist nicht größer als ein DIN-A4-Blatt. Doch schon bald werden sie Folien beliebiger Länge im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichten.

Die glänzende Idee, leuchtende Folien als flexible Lichtquellen einzusetzen, stammt von der Firma Cool Light, die im bayrischen Manching im Jahre 1999 gegründet wurde. Die dort entwickelte Leuchtfolie emittiert ein für das Auge angenehmes, monochromatisches Kaltlicht, das auch bei Staub, Rauch oder Nebel besser sichtbar ist als jede andere Lichtquelle.

Die nur einen Millimeter dicke, biegsame und rollbare Folie ist wie ein Sandwich aus mehreren Schichten aufgebaut. Zunächst wird auf die Trägerfolie aus hochtransparentem Polyester eine ebenfalls transparente, elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht. Dann folgt in der Mitte eine dünne, aktive Leuchtschicht. Sie wird durch eine lsolationsschicht von der abschließenden Rückenelektrode getrennt.

Besonders hohe Anforderungen werden an die vordere Elektrode gestellt, denn sie muß optisch transparent sein. Der exzellente technologische Stand der Folienbeschichtung bis hin zur Pilotproduktion macht die Dresdener Fraunhofer-Forscher zum idealen Partner der innovativen Firma. Deshalb hat das FEP die Aufgabe übernommen, ein kostengünstiges Beschichtungsverfahren für die transparente Elektrode zu entwickeln.

Das FEP ist spezialisiert auf Großflächenbeschichtungen von Kunststoff-Folien durch Vakuumverfahren. „Kunststoff-Folien werden seit etwa 40 Jahren in Bandbeschichtungsanlagen bedampft“, beschreibt Dr. Nicolas Schiller die Vakuum-Anlagen, in denen Folien von 60 Zentimetern Breite und bis zu 30 Kilometern Länge – von Rolle zu Rolle – in einem Zyklus mit einer oder mehreren Lagen beschichtet werden können. Die Schichtabscheidung erfolgt je nach Anwendung durch Aufdampfen oder Magnetronsputtern.

Am bekanntesten sind sicher Verpackungsfolien, die mit transparenten Barriereschichten aus Aluminium- oder Siliziumdioxid versehen werden. Aber auch Kratzschutz und Verschleißfestigkeit spielen zunehmend eine Rolle. Reflektoren oder dekorative Folien erhalten durch hauchdünne Schichten metallischen Glanz. Es können aber auch optische Eigenschaften wie Farbeffekte oder Filterwirkungen erzielt werden. Eine wachsende Bedeutung erhält die Benetzbarkeit von Oberflächen, damit sie besser bedruckt werden können oder im Gegenteil schmutzabweisend werden.

Besonders gefragt sind derzeit transparente leitfähige Schichten – das reicht von Solarzellen und schaltbaren Fenstern bis hin zu Displays und Leuchtfolien. Für die Leuchtfolien verwendet das FEP ein Schichtsystem aus dem Keramikmaterial Indium-Zinn-Oxid und dem Silber, die im Vakuum aufgesputtert werden. Auf diese beschichtete Trägerfolie bringt die Firma Cool Light dann die Leuchtstoffe sowie die weiteren Lagen auf und sorgt für die elektronische Verschaltung. Mit den neu entwickelten Pastensystemen und Produktionsverfahren können bereits drei Quadratmeter große Flächen hergestellt werden.

Die Leuchtfolie wird in den Standard-Pigmentfarben weiß, grün, orange oder blau angeboten. Mit Durchlichtfarben lassen sich praktisch alle Farben realisieren. Für den Außenbereich gibt es spezielle UV-beständige Versionen. Die Folie kann gebogen, ja sogar gerollt werden und ist außerordentlich leicht. Ein Quadratmeter wiegt nicht einmal ein Kilogramm. Sie ist tatsächlich cool, denn sie wandelt praktisch die gesamte Energie (etwa 98 Prozent) in Licht und nur einen verschwindend kleinen Teil in Wärme um. Sie verbraucht nur einen Bruchteil der Energie einer Leuchtstoffröhre. Und: Die Helligkeit ist stufenlos regelbar.

Die Leuchtfolie eröffnet ungeahnte Möglichkeiten für Werbung, Anzeigen oder Beleuchtung. Teilbereiche der Folie können abwechselnd angesteuert werden. Das ermöglicht bewegte Animationen. Programmierbare Inverter sind dafür erhältlich. Die neue Lichttechnik ermöglicht eine Vielfalt von Anwendungen – leuchtende Tapeten, strahlende Decken und animierte Plakatsäulen. Der Kreativität von Designern und Lichtgestaltern sind keine Grenzen gesetzt.

Interessenten können sich über die Leuchtfolie auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand „Oberflächen: Innovation durch Funktion“ in Halle 27, Stand B14 informieren.

Ansprechpartner:
Dr. Nicolas Schiller
Telefon 03 59 73/28 147, schiller.n@fep.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl und Plasmatechnik FEP
Technology Center Helmsdorf
Fabrikstraße 17
01833 Stolpen/Helmsdorf