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Gedruckte OLED Mit dem Tintenstrahldruck OLEDs preiswert drucken

Autor / Redakteur: Patrick Barkowski * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit dem Tintenstrahldruck lassen sich OLED-Materialen preiswert auf einen Träger aufbringen. Wie das funktioniert und welche Probleme auftreten können, zeigen wir im Text.

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Leuchtendes Papier: Das Demo einer SIOD. Mit einem Tintenstrahldruckverfahren lassen sich mehrschichtige Systeme auf Nanometerebene drucken. Eine flexible gedruckte Batterie von 0,8 mm ist integriert.
Leuchtendes Papier: Das Demo einer SIOD. Mit einem Tintenstrahldruckverfahren lassen sich mehrschichtige Systeme auf Nanometerebene drucken. Eine flexible gedruckte Batterie von 0,8 mm ist integriert.
(Bild: SIOD)

Seit einigen Jahren sind dank Firmen wie LG und Samsung die OLEDs in das öffentliche Bewusstsein gerückt und bringen viele Menschen immer wieder ins Staunen. Für die breite Anwendung in verschieden Gebieten muss allerdings von Seiten der Hersteller die Produktionskapazität gesteigert, die Herstellungskosten gesenkt und die entsprechenden Lebensdauern garantiert werden. Die OLED-Materialien selbst, also Polymere und Moleküle auf Kohlenwasserstoffbasis sowie Metallnanopartikel, lassen sich aus Lösungen verarbeiten und erlauben so einen Druckprozess der gesamten OLED.

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Durch die Druckprozesse versprechen sich die Unternehmen und Forschungsinstitute die oben genannten Herausforderungen zu meistern. Die Frage stellt sich nun, was versteht man unter dem Drucken? Der klassische Produktionsprozess einer OLED basiert auf dem kontrollierten Aufdampfen der kleinen Moleküle, Schicht für Schicht. Bei diesem Verfahren kann man sehr gut definierte Schichtdicken sowie Strukturen im Nanometerbereich erzeugen, allerdings auf Kosten eines hohen Materialverlustes. Etablierte Aufdampfprozesse besitzen hierbei eine Materialausbeute bei knapp über 30 Prozent.

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Was ist SIOD?

Das Akronym SIOD steht für Surface Integrable OLED Device. Es stellt eine Plattform für Werbung dar und integriert eine gedruckte OLED, eine Energiequelle und Schalterelemente für die Funktion. Der Vorteil ist, dass SIOD fast so dünn wie Papier ist und zudem biegsam. Dank der autarken Energiequelle muss das leuchtende Papier an keine Stromversorgung angeschlossen werden. Zudem lässt sich SIOD recyceln. Da SIOD im Druck hergestellt wird, ist es zudem noch preiswert und lässt sich in hoher Stückzahl fertigen.

Weiterhin gibt es Lösungsmittelprozesse, die im Labormaßstab funktionieren, aber keine eigentlichen Druckprozesse und auch nicht für die Großproduktion geeignet sind. Dazu gehört beispielsweise das Spin-Coating. Die verschiedenen Druckverfahren, die man von dem genannten Lösungsmittelprozess unterscheiden muss, erlauben zunächst theoretisch einen viel höhere Materialausbeute von ungefähr 90 Prozent gegenüber dem Aufdampfverfahren, doch es gibt erhebliche Unterschiede zwischen den einzelnen Druckmethoden.

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Treffen Sie den Autor am 22. Oktober in Würzburg

Auf unserem Praxisforum am 22. Oktober in Würzburg können Sie den Autor persönlich treffen. Er wird zu dem Thema die OLED im Tintenstrahldruck auch seinen Vortrag halten.

Das Programm finden Sie hier. Wenn Sie sich anmelden möchten, dann klicken Sie bitte hier.

Der Einfluss der Schichtdicke und -morphologie auf die OLED

Bereits etablierte Druckverfahren für die OLED sind der Tintenstrahldruck, der Siebdruck, der Rakeldruck und der Tiefdruck. Das Technologieunternehmen SIOD fokussiert sich hierbei auf den Tintenstrahldruck, da dieser im Vergleich die niedrigsten Kosten verursacht, die höchste Flexibilität in Bezug auf das Design ermöglicht und die höchste Anzahl an Prozessparametern hat. Die große Menge an Prozessparametern bei dieser Methode eröffnet hier viele Möglichkeiten, die gewünschte Schichtdicke und Schichtmorphologie zu erhalten. Diese beeinflussen direkt die elektrischen Eigenschaften der OLED, stellen aber zugleich eine Herausforderung dar.

Fassen wir kurz die Schwierigkeit zusammen: OLEDs sind mehrschichtige Systeme auf Nanometerebene, bei denen die Anordnung und Ausrichtung der Moleküle bzw. Polymere von entscheidender Bedeutung sind. Zudem müssen, mit einigen wenigen Ausnahmen, die Grenzflächen zwischen den verschiedenen Schichten sehr eben sein. Hier kommt es zu Schichtrauhigkeiten unter 1 Nanometer bei teilweise Schichtdicken von nur 10 Nanometer. Diese strukturell definierten OLED-Schichten sollen nun nach dem Trocknen der Nassschichten, die statistisch zufällig verteilte organische Teilchen beinhalten, entstehen. Die Anzahl an Prozessparametern erlaubt also mehr Einfluss auf das Ergebnis zu nehmen, erfordert aber zugleich auch die vollständige Kontrolle aller dieser Parameter, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten.

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