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

Fertigungsprozesse für Glas-­Displays wurde auf Kunststoff-Substrate übertragen

Insgesamt haben die traditionellen Display-Hersteller versucht, ihre standardmäßigen, auf Standard-Silizium oder Metalloxid basierenden Fertigungsmethoden an Kunststofffilme anzupassen. Trotz der offensichtlichen Vorteile, die die Verwendung bekannter Transistortechniken und konventioneller Fertigungsverfahren mit sich bringt, gehen mit diesem Ansatz verschiedene Komplikationen einher. Um diese nachvollziehen zu können, muss man wissen, dass die gängige Technik zur Handhabung einer Kunststofffolie bei der Display-Herstellung darin besteht, sie zeitweilig auf einem Glasträger zu befestigen. Nach diesem Paradigma wird die Substratstruktur aus Folie und Glas mit den gleichen Fertigungsprozessen, die sich bereits bei Glas-Displays etabliert haben, zu einem Display. Den abschließenden Prozessschritt bildet das sorgfältige Ablösen des fertigen Display, das über einen ausgeklügelten Mechanismus geschehen muss.

Ein Problem, das bei dieser Methode auftritt, hat damit zu tun, dass ein herkömmlicher Display-Herstellungsprozess nach Temperaturen von über 300 °C verlangt. Die Auswahl geeigneter Kunststoffe beschränkt sich hierdurch auf solche mit extrem hoher Temperaturfestigkeit, die allerdings exotisch sind und sich nur schwer zu Folien verarbeiten lassen. Die hohen Temperaturen rücken auch das unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten von Kunststoff und Glasträger in den Blickpunkt. Die Folge können Verbiegungen und Schwierigkeiten allgemeiner Natur sein, die bei der nötigen Präzisionsverarbeitung im weiteren Herstellungsprozess auftreten.

Eine zweite Komplikation besteht im Ablösen des Displays nach erfolgter Fertigung. Dieser Schritt kann für die Pixelelektronik besondere Belastungen mit sich bringen, die sich negativ auf die Funktionstüchtigkeit des Display und die Fertigungsausbeute auswirken können. Es hat sich bisher insgesamt als schwierig erwiesen, auf Kunststoff ein Display herzustellen, das ähnlich gut funktioniert wie ein auf Glas gefertigtes.

Wie weiter oben erwähnt, möchte man mit flexiblen Transistoren große und unregelmäßig geformte Oberflächen kostengünstig mit Funktionalität ausstatten. Durch den Verzicht auf Keramikschichten und die Verwendung eines Niedertemperatur-Verfahrens bringen OTFTs gute Voraussetzungen mit, sich als dominierende Technik für diese Anwendungen zu etablieren. Förderlich wirken sich hier auch die Leistungssteigerungen aus, die mit organischen Materialien in den letzten 25 Jahren erzielt wurden: Die Ladungsträgermobilität ist bei organischen Werkstoffen schon jetzt besser als bei a-Si-Transistoren. Zudem gibt es mehrere Berichte über Materialien, mit denen sich schon in wenigen Jahren noch deutlich bessere Werte erzielen lassen.