Hoch auflösendes Polymer-OLED-Farbdisplay durch direkte Lithographie

Kooperation der Merck KGaA und Universität Köln

09.06.2006

Beim diesjährigen Fachkongress der SID (Society for Information Display) wird von der Forschungsgruppe von Professor Klaus Meerholz (Universität Köln) das erste hoch auflösende organische Leuchtdioden-Farbdisplay (OLED) auf der Basis eines direkten Lithographieprozesses vorgestellt.

Durch die Verwendung der Photolithographie können die meisten Probleme vermieden werden, die mit der bekannten Tintenstrahltechnik entstehen. Der neue Prozess wurde in Zusammenarbeit mit der Merck OLED Materials GmbH entwickelt, einer Tochter der Merck KGaA. Da sich die Infrastruktur bestehender LCD-Produktionsanlagen problemlos an die neue Technologie anpassen lässt, sind die deutschen Forscher davon überzeugt, dass diese Technologie eine wesentlich kostengünstigere Herstellung von Displays ermöglichen wird.

Eine Herausforderung der OLED-Technologie ist die Pixelierung der Emissionsschicht eines OLED-Displays, da es drei zum Teil konkurrierende Anforderungen zu erfüllen gilt: (1) die Kompatibilität mit großen Substraten, um der Nachfrage nach immer größeren Displays gerecht zu werden, (2) die Definition extrem feiner Pixelstrukturen, um die Anforderungen an die Auflösung zukünftiger HDTV- und Mikro-Displays zu erfüllen sowie (3) eine deutliche Senkung der Fertigungskosten im Vergleich zu bestehenden Displaytechnologien.

Mit der neu entwickelten direkten Lithographie scheinen all diese Anforderungen erstmals in Reichweite gerückt zu sein. Im Gegensatz zu anderen Technologien wie der Tintenstrahldruck erfordert diese Technik nicht die Entwicklung einer völlig neuen Prozesstechnologie, sondern sie verlässt sich vielmehr auf die chemischen Veränderungen von organischem Material.

"Durch die Verbindung mit Oxetangruppen erhalten unsere Leuchtpolymere die Eigenschaften von Fotolacken. Folglich lässt sich ein dünner Film aus diesen intelligenten Werkstoffen allein durch Bestrahlung mit UV-Licht orientieren," sagt Professor Meerholz. Mit seinem Forschungsteam setzt er dieses Verfahren bereits zur Herstellung von voll funktionsfähigen Matrix-Farbdisplays ein. Diese ersten Prototypen sind in der Lage, einfache Bilder und sogar Videos darzustellen und verbrauchen dabei weniger Strom als die meisten konventionellen Bildschirme. Zudem zeichnen sich die Displays durch eine hervorragende Sättigung der drei Grundfarben aus.

Da die meisten Verarbeitungsschritte lösungsorientiert sind, ist der gesamte Herstellungsprozess einfach und kostengünstig. Die Polymere werden per Rotationsbeschichtungsverfahren auf ein transparentes Substrat aufgebracht. Der Polymerfilm wird danach durch eine Schattenmaske mit UV-Licht bestrahlt, was die Vernetzung der Polymere zu einem nichtlöslichen Material bewirkt. Das nicht vernetzte Material in den nicht beleuchteten Bereichen des Films wird nun mit einem Lösungsmittel weggespült. Die beiden anderen Polymere werden in der Folge genauso aufgebracht, um schließlich ein Pixeldisplay mit drei separat ansprechbaren Farben herzustellen.

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