OLED-Fertigung: »Polymere« vs. »Small Molecules«

OLEDs zählen zu den »Parade-Anwendungen« organischer Elektronik. Als Materialien kommen grundsätzlich sowohl Polymere (pOLED) als auch monomere Verbindungen, sog. »Small Molecules« (smOLED), in Frage.

Auf der »Small Molecules«-Technologie basiert das weltweit bislang einzigartige Dotierungs-Verfahren des sächsischen Materialherstellers Novaled. Nach Ansicht von Dr. Jan Blochwitz-Nimoth, Chief Science Officer von Novaled, hat die im Vakuumverfahren aufgedampfte Small-Molecule-Variante deutliche Vorteile gegenüber polymerbasierten OLEDs: »Effizienz, Lebensdauer und Qualität sind höher als bei nicht Vakuum-aufgedampften Produkten.«

Der Markterfolg gibt Blochwitz-Nimoth Recht: Alle großen Displayhersteller setzen heute auf die monomere Material-Innovation. Über eine eigene Produktion verfügt Novaled nicht. »Wir lassen das Material extern herstellen und wollen auch in Zukunft fabless bleiben.«

Die Details des Materialaufbaus sind Verschlusssache. Das Prinzip klingt einfach: Jede OLED besteht zwischen Anode und Kathode aus drei Schichttypen, durch die die Elektronen fließen: zwei Transportschichten und eine Emissionsschicht. Novaled mischt den Transportschichten der OLED spezielle Dotanten bei, welche die Leitfähigkeit dieser Transportschichten erhöhen. Gleichzeitig sinkt dabei die Betriebsspannung der OLEDs. Das Dotieren bezeichnet in der Halbleitertechnik das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder in das Grundmaterial. »Die Herausforderung besteht vor allem darin, das Material der Dotanten so robust zu gestalten, dass es das Vakuum-Aufdampf-Verfahren durchsteht«, sagt Blochwitz-Nimoth.

Ist das »Rennen« zwischen der Polymer-Technologie und dem Small-Molcule-Verfahren im Display-Bereich bereits entschieden?

»Nein«, meint Blochwitz-Nimoth. »Fakt ist aber, dass alle OLED-Serienprodukte, die sich derzeit auf dem Markt befinden, auf Vakuum aufgedampft sind und auf Small-Molecule-Verfahren basieren. Osram, einer der Industrie-Pioniere für das Polymerverfahren, hat bekanntlich letztes Jahr seine Polymerproduktion für Displays eingestellt.«

Die polymerbasierten Anwendungen sind derzeit noch in der Forschungsphase und damit (vorerst) Zukunftsmusik, wenngleich die Display-Hersteller beide Varianten nach wie vor genau unter die Lupe nehmen und evaluieren. Allein an der Produktion größerer Displays hapert es – auch bei der Small-Molecule-Version - noch: Der 11-Zoll-Fernseher von Sony ist das größte Display, das der Markt momentan zu bieten hat. »Die Hersteller müssen ihre Fertigung hochskalieren, ähnlich wie damals bei den LCDs, und das geht nicht von heute auf morgen«, erklärt Blochwitz-Nimoth. Für 2010 hat Samsung immerhin einen 20-Zöller angekündigt. Auch Sony und LG wollen bald mit OLED-Fernsehern über 14 Zoll in Serie gehen.   

Die Hoffnung der Polymer-Verfechter besteht darin, größere Displays ab 40 Zoll mittels Spezialverfahren zu drucken. Nach Ansicht von Blochwitz-Nimoth ist das allerdings ein komplexes und teures Unterfangen: »Hier sind noch hohe Entwicklungskosten erforderlich, um einen entsprechenden Drucker für die Serienfertigung zu konzipieren. Nach derzeitigem Stand der Technik ist diese Leistungsfähigkeit noch nicht gegeben.«