Projektbeschreibung

Im Projekt „Print-OLED“ des vom BMBF geförderten Spitzenclusters „Forum Organic Electronics in der Metropolregion Rhein-Neckar“ wird die Herstellung flüssigphasenapplizierter organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) untersucht.

OLEDs bestehen auf mehreren funktionalen flächigen ca. 50 nm dicken organische Schichten. Ladungsträger werden von den Elektroden in die halbleitenden Schichten injiziert, rekombinieren und zerfallen unter Lichtemission. Small Molecule basierende OLEDs (SM-OLEDs) werden heute fast ausschließlich durch Abscheidung der funktionellen Moleküle aus der Gasphase hergestellt. Dieser Prozess ist relativ teuer und begrenzt auf sublimierbare Materialien. Demgegenüber verspricht die Herstellung der Bauteile aus der Flüssigphase enorme Vorteile hinsichtlich Materialverbrauch, Herstellungskosten und Großflächigkeit der Beschichtung. Jedoch treten hier neue Herausforderungen auf, wie die Löslichkeit und Beschichtbarkeit der Materialien und die Bildung von homogenen dünnen Schichten.

Philips Lumiblade OLED

Neben den chemischen und physikalischen Materialeigenschaften hat der Herstellungsprozess einen wesentlichen Einfluss auf die elektronischen Eigenschaften des fertigen Bauteils. Die Prozessparameter während der Beschichtung und Trocknung steuern die Entnetzung, Filmbildung, Morphologie und Homogenität der Trockenfilme. Als Beschichtungswerkzeuge kommen beispielsweise neu entwickelte Schlitzgießer in einer neu konstruierten Beschichtungsanlage zum Einsatz. Untersucht werden zusätzlich die Vorgänge bei der Nassfilmabscheidung mehrerer Schichten von OLED relevanten Materialien. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Erzeugung und Charakterisierung der Grenzflächen in den Multischichtsystemen und der theoretischen Beschreibung der Stofftransportvorgänge.

Schlitzgießer mit UV-aktivem OLED Material

2-Schicht-Schlitzgießer

Die Schichten und Grenzflächen werden beispielweise mittels Profilometer, Raster-Kraft-Mikroskopie (AFM),  Rasterelektronenmikroskopie (REM), Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM), Ellipsometrie, Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) und durch Effizienzmessungen hergestellter OLED-Bauteile charakterisiert.

Beschichtung von UV-aktivem OLED Material

OLED Schicht im Elektronenmikroskop

Bauteil mit flüssigphasenapllizierter Emitterschicht

 

Projektpartner

Philips Technologie GmbH
BASF SE
Merck KGaA
Osram Opto Semicondustors GmbH
TU Darmstadt, Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren

 

Danksagung

Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und Philips Technologie GmbH finanziert.

 

Project description

Research on electronic devices based on organic materials, like organic light-emitting diodes (OLEDs), has gained much attention due to the potential for cheap and ultrathin illumination sources with high viewing angle and color range. Charges are induced from the electrodes into an organic semiconducting layer and recombine to form an exciton. The relaxation from the excited to the ground state results in the emission of light.

Small-molecule-based OLEDs (SM-OLEDs) for applications in the lighting market are commonly fabricated via vacuum deposition, but the sublimation technique is relatively expensive and limited to vaporizable materials. Alternatively, solution processes allow continuous, low cost and large-scale production with less material usage, but there are still challenges to face, like the solubility and coatability of the materials and the formation of homogeneous thin films.

In the project “Print-OLED” within the BMBF cluster of excellence “forum organic electronics in the metropolitan region Rhine-Neckar” the preparation of solution processed SM-OLEDs is investigated. The goal of the project is a highly efficient monochrome multilayer OLED.