Mit organischen Transistoren zu günstigeren flexiblen Displays Fertigung bei unter hundert Grad

Prinzip-bedingt aus Kunststoff

Elektronik besteht aus zahlreichen Komponenten, von denen der Transistor die grundlegendste ist. Die integrierte Herstellung von Transistoren auf einem Siliziumsubstrat gab den Startschuss für die letzte Revolution in der Elektronik und ermöglichte es, immer mehr Komponenten in immer kleineren Gehäusen unterzubringen. Damit ist die Herstellung immer kleinerer Elektronikgeräte mit wachsendem Funktionsumfang möglich. Die flexible Elektronik wird die Silizium-Elektronik ergänzen und dazu führen, dass man einfache Oberflächen in funktionale Elemente verwandelt und sie damit sozusagen zum Leben erweckt.

Der flexibelste Transistor ist der von FlexEnable wegbereitend eingeführte Organic Thin Film Transistor (OTFT). Die dielektrischen Schichten und Halbleiter der organischen Dünnschichttransistoren für Displays und Sensor-Arrays werden mit lösungsprozessierten Polymeren (Kunststoffen) hergestellt. Die Abscheidung erfolgt mit einer Kombination aus konventionellen Druck- und Strukturierungstechniken bei niedriger Temperatur. Hierfür kommen herkömmliche Flachbildschirm- oder LCD-Fertigungsanlagen zur Anwendung, wenn auch mit anderen Prozessen.

Aus Sicht der Herstellung liegt ein entscheidender Vorteil der OTFTs für die Produktion flexibler Displays in der Verarbeitungstemperatur. Die maximale Prozesstemperatur, die bei der Herstellung der Backplane eingesetzt wird, liegt unter 100 °C, was eine Reihe klarer Vorzüge für die Verarbeitung von Transistoren auf Kunststoff mit sich bringt: Es können praktisch beliebige Kunststoffe als Substrate genutzt werden, darunter auch günstige Materialien wie etwa PET (Polyethylenterephthalat).

Niedrige Temperaturen vermeiden wärmebedingte Auswirkungen auf den Kunststoff – beispielsweise thermische Ausdehnung, die bei einer Platte-zu-Platte-Produktion von Werkstück zu Werkstück variieren kann – und ebnen den Weg zu einer Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung.
Durch den Wegfall von Hochtemperatur-Prozessschritten im Array-Prozess gestaltet sich die Handhabung des Kunststoffsubstrats gegenüber alternativen Verfahren beinahe trivial.


Bei OTFTs haben sich in den vergangenen 25 Jahren gravierende Leistungssteigerungen ergeben, die sich in der Zukunft weiter fortsetzen werden [2]. Mehrere Werkstoffzulieferer streben für die nahe Zukunft Ladungsträgermobilitäten bis zu 10 cm²/Vs oder mehr an, was das Hauptkriterium für die meisten Display-Anwendungen ist (Bild 2). Die neuen, aus Lösung verarbeitbaren Halbleiter sind Gegenstand aktiver Forschungsarbeit und entwickeln sich sehr zügig [3].