Plattform zur Entwicklung von
Massenfertigungsverfahren
Mit dem Kompetenzzentrum Drucken wird die InnovationLab GmbH eine F&E-Plattform schaffen, auf der die Partner des Spitzenclusters „Forum Organic Electronics“ gemeinsam gezielt an den Materialien, der Fertigungstechnik und den Bauteilen der gedruckten organischen Elektronik arbeiten können. Ziel dieser Entwicklung ist es, Massenfertigungsverfahren für die organische Elektronik technisch möglich und marktreif zu machen. Das Kompetenzzentrum Drucken ermöglicht eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zentral an einem Ort, welche in extrem kurzen Iterationsschritten resultiert, die für einen schnellen Erfolg dieser Technologie unerlässlich sind. Dabei ist vorgesehen, in einem mehrstufigen Entwicklungsprozess die Realisierbarkeit einer Massenfertigung aufzuzeigen. Durch diesen mehrstufigen Prozess wird eine effiziente Skalierung erreicht, wobei optimierte Regelkreise die Vorwärts- und Rückwärtsintegration gewährleisten.
Test neuer Materialformulierungen
Mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Ausstattung wird es möglich sein, neue Material-formulierungen für Bauteile der Organischen Elektronik in Benetzungs-, Druck- und Trocknungs-Experimenten zu testen. Dabei können Substrate mit Abmessungen von wenigen cm² bis zu Rolle-zu-Rolle-Anwendungen verarbeitet/getestet werden. Als Druckverfahren stehen für kleine und große Substratgrößen Ink-Jet, Tief-, Flexo-, Sieb und Offset-Druck zur Verfügung. Des Weiteren können neue Beschichtungs- und Druckverfahren getestet werden.
Evaluierung neuer Materialien
und Konzepte
Beim Experimentieren mit kleinen Substraten (50 x 50 mm²), d.h. bei geringem Materialverbrauch, stehen die Evaluierung neuer Materialien und Konzepte und ein materialschonender Selektionsprozess sowie Referenz bzw. Kontrollstrukturen im Vordergrund. Mit sogenannten integrativen Substratgrößen bis 6 Zoll wird die Herstellung kompletter, funktionierender Bauteile (OTFT, OLED, OPV und Sensoren bzw. Kombinationen derer) und die Verknüpfung und Optimierung von Substrat, Material, Formulierung, Aufbau, Schaltungsdesign etc. mit dem Druckprozess angestrebt. Funktionale Schichten können spezifisch für den Rolle-zu-Rolle-Druckprozess optimiert werden, da weitere Schichten mittels klassischen Standardverfahren hergestellt werden können (z.B. Aufdampfen von Metallelektroden). Dadurch ist eine Separierung der diversen Problemfelder möglich. Beim produkt- und applikationsorientierten Rolle-zu-Rolle-Druckprozess steht das Drucken kompletter Bauteile (OTFT, OLED, OPV und Sensoren bzw. Kombinationen derer) unter Massenproduktionsbedingungen und das Feedback an die beteiligten Partner im Vordergrund.
Methoden zur Schichtanalytik und Bauteilcharakterisierung
Mit verschiedenen Methoden zur Schichtanalytik und Bauteilcharakterisierung können im Kompetenzzentrum Drucken hergestellte Bauteile direkt vor Ort vermessen werden:
Bei der Schicht-Analytik erfolgt die Analyse der Schichten u.a. mit Interferometer, Methoden der Rasterkraft-Mikroskopie, Profilometer, Kontaktwinkelanalyse oder Fluoreszenzmikroskop. Mit diesen Messungen werden Schichteigenschaften wie Schichtdicke, Rauheit, Benetzbarkeit und Qualität von Strukturen bestimmt.
Die Charakterisierung der Bauteile beinhaltet eine entsprechende Basisevaluierung sowie Langzeit- bzw. Lebensdauermessungen. Dabei ist prinzipiell nach Bauteil zu unterscheiden.
Organische Schaltungen und Speicher:
Die elektrische Charakterisierung von elektronischen Bauelementen wird vornehmlich durchgeführt, um Kenngrößen zu extrahieren, die für den Betrieb dieser Bauelemente wichtig sind. Für Feldeffekttransistoren sind dies vornehmlich die Ladungsträgermobilität, die Schwellspannung VT und das An/Aus-Verhältnis. Gemessen wird dabei der Drain-Strom IDS in Abhängigkeit von der Drain-Source-Spannung VDS und der Gate-Source-Spannung VGS.
Organische Leuchtdioden:
Neben der elektrischen Charakterisierung stehen bei den OLEDs die photometrischen Kenngrößen im Vordergrund. Üblicherweise werden durch die Messung der Helligkeit (normalerweise in Cd/m²) in Abhängigkeit von Strom und Spannung (Kennlinie) und des Spektrums (optisches Spektrum, x,y-Koordinaten) sämtliche relevanten Kenndaten wie Effizienz, Farbkoordinaten und räumliches Emissionsverhalten ermittelt.
Organische Photovoltaik:
Die Messung ähnelt der bei Transistoren, jedoch unter Einstrahlung von einem dem Sonnenlicht entsprechenden Lichtspektrums (Solarsimulator).
