Fraunhofer FEP / OLED / SID Display Week Mikrostruktur von OLEDs mit Elektronenstrahltechnik

Mit Elektronenstrahl strukturierte OLED
Mit Elektronenstrahl strukturierte OLED

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) stellt auf der SID Display Week 2016, vom 24. – 26. Mai 2016, in San Francisco mittels Elektronenstrahl strukturierte Mikro-OLED aus.

Das Fraunhofer FEP erforscht die Verarbeitung organischer Halbleiter-Materialien. FEP-Wissenschaftler entwickeln z. B. organische Leuchtdioden (OLED) oder OLED-Mikrodisplays. Zur Zeit erforschen die Wissenschaftler des FEP v. a. die Wirkungsweise und Anwendungsmöglichkeiten der Elektronenstrahltechnologie im Gebiet der organischen Elektronik. OLED werden aufgrund ihrer optischen und elektronischen Eigenschaften in vielen Bereichen der mobilen Elektronik und bei Displays eingesetzt. Zukünftig finden v. a. kleine Displays mit hoher Pixeldichte Verwendung, z. B. OLED-Mikrodisplays. Abmessungen der Displays minimieren und gleichzeitig eine hohe Auflösung gewährleisten, sind Hauptaspekte des Forschungsforhabens. Die Strukturierung der organischen Schichten in OLED ist eine große Herausforderung, da konventionelle Methoden (z. B. Photolithographie) bei organischen Halbleitern nicht verwendet werden können.

Neue Technik mit Elektronenstrahl

Deshalb hat das Fraunhofer FEP einen neuartigen Ansatz entwickelt, bei dem die Emissionsfläche einer OLED hochauflösend strukturiert wird. Die neue Technik ermöglicht die OLED im ersten Schritt vorzufertigen und nach der Verkapselung der organischen Schichten mit dem Elektronenstrahl beliebige Strukturen oder Bilder zu erzeugen. Die kinetische Energie der Elektronen bestimmt ihre Eindringtiefe in die gestapelten organischen Schichten. Durch geeignete Wahl der Prozessparameter kann auch die Verkapselung vom Elektronenstrahl durchdrungen und damit die Leuchteigenschaften der organischen Schichten verändert werden ohne die Verkapselung selbst zu zerstören. Je nach Anwendung ist es möglich, einzelne Schichten direkt zu bearbeiten.

»Mit dem Elektronenstrahl lassen sich beliebige Graustufen eines Bildes in einer einfarbigen OLED erzeugen, wobei gleichzeitig die Stromaufnahme lokal reduziert wird. Je länger man mit dem Strahl an einer Stelle verharrt, umso dunkler erscheint dort die OLED.«, erklärt Elisabeth Bodenstein von Fraunhofer FEP. »Ein eindrucksvolles Beispiel stellt die gezeigte weiße OLED dar, in welche die Semperoper Dresden mit dem Elektronenstrahl innerhalb einer reichlichen Minute geschrieben wurde.« (Aufmacherbild)

Elektronenstrahllithographiesystem

Bei einer Schreibzeit von weniger als zwei Minuten konnte eine Auflösung von 12.700 dpi erreicht werden, was einem Abstand der Bildpunkte von 2 µm entspricht. Die Strukturierung der OLED erfolgte mit einem Elektronenstrahllithographiesystem der Firma Raith, einem Hersteller von Nanofabrikationssystemen. Das Verfahren ist flexibel einsetzbar – egal, ob die OLED auf einem starren Träger oder auf Folie aufgebracht ist, in welcher Farbe sie leuchtet und ob das Substrat optisch opak, durchscheinend oder transparent ist. Auch die Größe des Substrats ist universal und kann der entsprechenden Anwendung angepasst werden. Die Erweiterung auf vollfarbige Strukturierung ist in Planung.

Vorträge und Posterpräsentationen des Fraunhofer FEP

Fraunhofer FEP ist auf der diesjährigen SID Display Week 2016, vom 24. – 26. Mai 2016, in San Francisco vertreten:

Vortrag
»OLED Microdisplays: Enabling Advanced Near-to-Eye Displays, Sensors, and Beyond«
Dr. Uwe Vogel, Session 52: OLED Displays II (Paper Number 52.2)
26. Mai 2016, San Francisco Moscone Convention Center, Raum 131

Exhibitor Forum
»Electron Beam Induced High-Resolution Modification of OLED Emission«
Elisabeth Bodenstein

Poster
»Electron Beam Induced High-Resolution Modification of OLED Emission«
Elisabeth Bodenstein, Poster Nr. 208
26. Mai 2016, San Francisco Moscone Convention Center, Raum City View (Metreon)