Organische Elektronik Gerollt, gebogen oder geknickt

Die Vision wird nur langsam Wirklichkeit. Ein elektronisches Spiel, so flach wie ein dünner Prospekt, liegt als Beilage einer Zeitung bei. Hauchdünne Sensoren in Verpackungen kontrollieren den Zustand von begrenzt haltbaren Nahrungsmitteln und zeigen an, wenn das Verfallsdatum erreicht ist. Schachteln, die in den Regalen von Supermärkten liegen, kommunizieren mit einem zentralen Logistiksystem und geben Aufschluß über den aktuellen Lagerbestand. Räume können mit Lichttapeten ausgeleuchtet werden. Zeitungen, bestehend aus einrollbaren Folien, werden per Funk täglich neu aufgeladen. Kinder können sich aus Cornflakes-Verpackungen elektronische Spiele ausschneiden. Solarzellen sind aufrollbar und finden dadurch einen vielfältigeren Einsatz.

Visionen? Nicht unbedingt. Auf der Messe Organic Electronics Conference & Exhibition (OEC-06) in Frankfurt haben Firmen erstmals den Prototyp eines flachen Spiels vorgestellt, das in der Tat einmal statt der Flut von beiliegenden Prospekten aus einer Zeitung herausfallen könnte. Die Firma Poly IC - ein Gemeinschaftsunternehmen der Leonhard Kurz GmbH & Co. KG (51 Prozent) und der Siemens AG (49 Prozent) - hat angekündigt, im nächsten Jahr elektronische Schaltungen auf den Markt zu bringen, die als Funketiketten (RFID - Radio Frequency Identification) in großen Mengen von der Rolle kommen. Diese bestehen aus gedruckten polymerelektronischen Komponenten, die auf einer folienbasierten Antenne angebracht werden.

Plastikelektronik - gerollt, gebogen oder geknickt

Schon heute bietet das Chemnitzer Unternehmen Printed Systems in Kooperation mit einem Spielkartenhersteller das Sammelkartenspiel "Hurra Fußball" an. In diesen Sammelkarten befindet sich Elektronik, die von einem Lesegerät gelesen werden kann und mit denen nicht nur händisch, sondern auch über das Internet ein Fußballspiel simuliert werden kann.

Die Beispiele haben eines gemeinsam: Sie basieren auf organischer Elektronik. Diese - banal ausgedrückt - Plastikelektronik ermöglicht die Herstellung kostengünstiger, flexibler und großflächiger Elektronikbauelemente. Sie können gebogen, gerollt oder geknickt werden und unterscheiden sich damit wesentlich von der seit Jahrzehnten etablierten Siliziumelektronik, die im Gegensatz zu den formbaren Kunststoffen von kristalliner Struktur und daher starr sind.

Neue Anwendungsfelder für Elektronik

Mit der organischen Elektronik können völlig neue Anwendungsfelder erschlossen werden, die mit der Siliziumtechnik entweder gar nicht machbar oder viel zu teuer sind. Intelligente Verpackungen, RFID, flexible - also biegsame - Displays oder Tastaturen, Einweg-Diagnosegeräte, aufrollbare Solarzellen oder Sensoren etwa als Hautpflaster zur Messung der Oberflächenfeuchtigkeit sind nur einige Beispiele einer Technik, die auf elektrisch leitfähigen und halbleitenden Kunststoffen aufbauen. Anwendung kann sie nicht nur in der Nahrungsmittelindustrie finden, sondern auch in der Medizin oder in der Sicherheit - etwa für Zugangskontrollen oder für Ausweise.

Das auf der OEC-06 vorgestellte Spielbrett ist ein Demonstrationsobjekt, das mit organischen Sensoren, logischen Schaltungen, Photovoltaikzellen als Energiespender, Schalter, Displays, gedruckte Leiterbahnen und Batterien kombiniert werden kann und damit die Grundeigenschaften dieser Technik verbindet. Es wurden verschiedene Druckverfahren eingesetzt. Die Komponenten wurden auf Kunststoff-Folie, Papier und Dünnglas mit halbleitenden Polymeren hergestellt.

Längst noch nicht marktreif

"Keine Frage, die Industrie steckt noch in den Kinderschuhen", sagt Wolfgang Mildner, Vorsitzender der Organic Electronics Association (OE-A), des Ausrichters der Messe in Frankfurt - der bislang vierten ihrer Art. "Sie hat längst noch nicht die Marktreife erreicht." Mit dem Durchbruch rechnet er frühestens in drei bis fünf Jahren. Es muß noch reichlich geforscht und entwickelt werden. An der Produktionstechnik muß ebenso gefeilt werden wie an der Stromversorgung über Batterien, die trotz der Miniaturisierung immer noch zu dick sind. Gleiches gilt für die Antennen.

Das Marktforschungsinstitut IDTechEx rechnet mit rasanten Wachstumsraten. Im vergangenen Jahr wurden lediglich 650 Millionen Dollar mit dieser Technik umgesetzt. Das Volumen soll auf 3 Milliarden Dollar im Jahr 2009 und auf 15 Milliarden Dollar im Jahr 2015 steigen. Die Expansion des Marktes in der nahen Zukunft basiert jedoch zunächst auf dem wachsenden Geschäft mit Displays und organischen Leuchtdioden, die zum Beispiel zunehmend in Handys und MP3-Playern eingesetzt werden. Selbst die für 2015 prognostizierte Zahl wird nur einen Bruchteil des Geschäfts mit Siliziumchips ausmachen. Doch erwartet das amerikanische Analyseinstitut, daß im Jahr 2025 der Umsatz mit rund 250 Milliarden Dollar das Volumen mit Siliziumchips deutlich übersteigen könnte.

Feinste, zukunftsorientierte Technik

Dabei geht es nicht um konkurrierende Technologien. "Sie ergänzen sich vielmehr, Überschneidungen gibt es kaum", sagt Mildner. "Organische Elektronik füllt ganz neue Ebenen aus." Trotz der komplexen Sachverhalte ist die Plastikelektronik verglichen mit Siliziumtechnik einfache Technologie. Die Leistungsfähigkeit der Materialien sei um den Faktor 1000 geringer als bei Silizium.

Dennoch handelt es sich um feinste, zukunftsorientierte Technik. Das Thema könnte in einer High-Tech-Branche angesiedelt sein. Statt dessen hat sich der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) dessen angenommen. Es ist ein willkommenes Aushängeschild für Innovationen, das zudem Vorurteilen entgegentritt, die Branche - hinter der tatsächlich geballte Technik steht - stelle nur ölverschmierte Maschinen her. Die im Dezember 2004 gegründete OE-A ist eine Arbeitsgemeinschaft des VDMA, der derzeit 65 Firmen angehören, die die gesamte Prozeßkette der organischen Elektronik abdecken. Dazu gehören der Druckmaschinenhersteller MAN Roland ebenso wie Festo, Siemens, Degussa, Varta, BASF, Merck, Samsung oder Mitsubishi. Sie arbeiten daran, die Vision in die Tat umzusetzen.