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Zur Zeit zeichnet sich ein drastischer Wandel im Bereich der Bildschirm- und Beleuchtungstechnik ab. Es wird möglich sein, flache Displays oder Leuchtflächen mit einer Dicke von unter 0,5 mm zu fertigen. Diese sind durch viele faszinierende Eigenschaften ausgezeichnet. So werden z.B. Leuchtflächen als Tapeten mit sehr geringem Energieverbrauch realisierbar sein. Besonders interessant ist aber, dass Farbbildschirme mit bisher nicht erreichbarer Farb-Echtheit, Helligkeit und Blickwinkelunabhängigkeit mit geringem Gewicht sowie sehr kleinem Stromverbrauch herstellbar sein werden. Die Bildschirme werden sich als Mikro-Displays oder Großbildschirme mit mehreren m² Fläche in starrer Form oder flexibel, aber auch als Transmissions- oder Reflexions-Displays gestalten lassen. Ferner wird es möglich sein, einfache und kostensparende Herstellungsverfahren wie Siebdruck oder Tintenstrahldruck einzusetzen. Dadurch wird im Vergleich zu herkömmlichen Flachbildschirmen eine sehr preiswerte Fertigung ermöglicht. Wegen dieser Aussichten ist es verständlich, dass Prognosen in etwa 10 Jahren einen Jahresumsatz von 50 Milliarden Euro im Bereich der neuen Display- und Leuchtflächen-Technologien angeben. Viele Forschungsinstitute auf der ganzen Welt arbeiten an der Entwicklung dieser neuen Technik. Sie basiert auf dem Prinzip der OLEDs, den Organic Light Emitting Diodes.

Derartige Bauteile bestehen vorwiegend aus organischen Schichten, wie in der obigen Abbildung schematisch und vereinfacht gezeigt ist. Bei einer Spannung von 5 bis 10 V treten aus einer leitenden Metallschicht, z.B. aus einer Aluminium-Kathode, negative Elektronen in eine dünne Elektronen-Leitungsschicht und wandern in Richtung der positiven Anode. Diese besteht aus einer durchsichtigen, aber elektrisch leitenden, dünnen Indium-Zinn-Oxid-Schicht, von der positive Ladungsträger, sogenannte Löcher, in eine organische Löcher-Leitungsschicht einwandern. Diese Löcher bewegen sich im Vergleich zu den Elektronen in entgegengesetzter Richtung, und zwar auf die negative Kathode zu. Besonders wichtig ist nun die sogenannte Emitterschicht (Leuchtschicht) zwischen der Elektronen-Leitungsschicht und der Löcher-Leitungsschicht. In dieser mittleren Emitterschicht, die ebenfalls aus einem organischen Material besteht, befinden sich zusätzlich in geringer Konzentration besondere Emitter-Moleküle, an denen die beiden Ladungsträger rekombinieren und dabei zu neutralen, aber energetisch angeregten Zuständen der Emitter-Moleküle führen. Die angeregten Zustände geben dann ihre Energie als helle Lichtemission ab, z.B. in blauer, grüner oder roter Farbe.
Die neuen OLED-Bauelemente lassen sich großflächig als Beleuchtungskörper oder auch äußerst klein als Pixel für Displays gestalten. Entscheidend für den Bau hoch-effektiver OLEDs sind die verwendeten Leuchtmaterialien (Emitter-Moleküle). Diese können in verschiedener Weise realisiert werden, und zwar unter Verwendung rein organischer oder neuerdings metall-organischer Moleküle. Es lässt sich zeigen, dass die Lichtausbeute der OLEDs mit metall-organischen Substanzen wesentlich größer sein kann als für rein organische Materialien. Aufgrund dieser Eigenschaft kommt der Weiterentwicklung der metall-organischen Materialien ein wesentlicher Stellenwert zu.

Wir entwickeln neue Emitter-Materialien für OLED-Anwendungen vorwiegend nach folgenden Profilen:
     · Klar definierte Emissionsfarben
     · Chemische Stabilität
     · Temperaturstabilität
     · Hohe Emissionsquantenausbeute
     · Langlebigkeit des Emitter-Materials auch im Device
     · Kurze Emissionslebensdauer
     · Geeignete produktionstechnische Verarbeitbarkeit.

Um bei der Materialentwicklung auch im internationalen Umfeld schnellst möglich voranzukommen, sind hohe Forschungsinvestitionen notwendig. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat Herrn Professor Dr. Hartmut Yersin im Rahmen eines Projektes zur Entwicklung und Charakterisierung neuer Materialien für die Display-Technik eine hohe Fördersumme zuerkannt. Diese Forschungsförderung umfasst umfangreiche Personalmittel für studentische Tutoren, mehrere Promotions- und Post-Doc-Stellen und ermöglicht die Anschaffung hochwertiger apparativer Ausstattungen. Das Projekt ist auf eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie ausgelegt.

Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung

OLED materials - Keywords