Neue Pilotproduktionslinie für OLEDs
Größere Substrate sind die Herausforderung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die Aufdampftechnik hat es in sich
Die OLEDs, die in der Fertigungslinie künftig vom Band laufen werden, basieren auf Small Molecules. Dieser Technologie geben derzeit so gut wie alle Hersteller von OLEDs für die Beleuchtung den Vorzug, weil ihr Herstellungsprozess – die Aufdampftechnik – mehr Flexibilität zulässt. »Small Molecules haben die Nase vorne und werden es auch auf absehbare Zeit noch haben«, erklärt Popp. Allerdings ist die Prozesstechnik zur Verarbeitung von Small Molecule OLEDs teurer als für Polymer-OLEDs. »Polymer-OLEDs werden im Nasschemie-Verfahren hergestellt. Das ist natürlich günstiger als das Aufdampfverfahren, wobei man aber zunächst auf zwei Schichten begrenzt ist«, gibt Gärditz zu bedenken. Das Aufdampfverfahren hingegen lässt mehrere Schichten zu. Auch bezüglich Schichtdicke ist das Aufdampfverfahren nach unten hin flexibler und ermöglicht es, extrem dünne Schichten präzise anzuscheiden. »Die Kunst dabei ist, diese sehr dünnen Schichten gleichmäßig auf das 40 x 50 cm2 große Muttersubstrat aufzutragen«, so Popp.
Die Prozesse aus der Entwicklung zu industrialisieren ist derzeit noch einer der größten Herausforderungen bei der OLED-Fertigung: »Entscheidend ist, dass wir bei der Industrialisierung die Qualität, die wir bisher erzielt haben, beibehalten bzw. deutlich steigern können.« Und das bedeute vor allem, dass die Beschichtung trotz höherem Durchsatz sehr gleichmäßig ausfallen muss, denn mit dieser Gleichmäßigkeit steht und fällt die Qualität der OLED. Dass selbst minimale Ungenauigkeiten in der Schichtdicke auffallen, verdeutlicht Gärditz an einem Vergleich: »Das wäre ungefähr so, als würden Sie auf einer Wegstrecke von 5000 km eine Abweichung von 10 cm bemerken.«
Die Crux bei der Aufdampftechnik ist, je gleichmäßiger man beschichten will, umso mehr organisches Material muss man »verschwenden«, weil die Beschichtung immer mit Verlusten über die Ränder der Muttergläser hinaus einhergeht. Das verursacht Zusatzkosten, die nicht zu unterschätzen sind, denn neben der ohnehin teuren Aufdampftechnik ist auch das organische Material ein Kostenfaktor im Fertigungsprozess.
Eine wichtige Voraussetzung für den exakten Schichtauftrag sieht Popp darin, dass die Downtimes der Anlage möglichst kurz ausfallen und die Verdampfungsquellen schnell und ohne Unterbrechung nachgefüllt werden. Denn durch eine Unterbrechung mit anschließendem Wiederanfahren der Aufdampfanlage wird die Gleichmäßigkeit des Auftrags beeinträchtigt. »Gleichzeitig haben wird die Anlage so optimiert, dass möglichst wenig verdampftes Material an den Wänden der Anlage hängen bleibt«, berichtet der Linemanager. Synchronisiert werden müssen auch die Wartungs- und Reinigungszyklen an der Produktionslinie. »Sie müssen sich das vorstellen, wie einen Just-in-Time-Prozess in der Fertigung«, beschreibt Popp.
Wie die Linie genau aufgebaut ist, bleibt Verschlusssache, wie Gärditz erklärt: »Bei der Produktion von OLEDs muss man sich durch die Prozesstechnik differenzieren. Hier liegt das entscheidende KnowHow, das wir natürlich nicht publik machen werden.« Nur soviel geben die beiden Experten preis: Osram greift auf bewährtes Fertigungsequipment verschiedener Anlagenhersteller zurück. Bei der individuellen Anpassung hinsichtlich der OLED-Prozesse sowie der Integration ins gesamte System unterstützt der hauseigene Maschinenbau.
In groben Zügen entspricht die Osram-Linie dem gängigen OLED-Herstellungslinien und teilt sich in vier Bereiche: Front-of-Line – hier finden die die Prozesse zur Glasverarbeitung (z.B. Reinigung) statt. Im zweiten Teil werden die OLEDs aufgedampft und die Kontaktierungen implementiert. Anschließend wird im Backend das Mutterglas verkapselt und in einzelne Panels geschnitten. Den Abschluss bildet eine ausführliche elektrooptische Charakterisierung jeder einzelnen Kachel. Darunter fällt z.B. die Messung der Kennlinie oder die Homogenität der Leuchtdichte.
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