Kölner Forscher entwickeln kostengünstige Mehrschicht-PLEDs

Forschern der Universität zu Köln ist es gelungen, einen neuen, intelligenten Weg zur ausschließlich lösungsprozessierten Herstellung von Mehrschicht-PLEDs zu entwickeln.

Organische Leuchtdioden (OLEDs) gelten als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Lichtquellen (Glühbirnen und Leuchtstoffröhren) und Displays (Flüssigkeitskristallanzeigen). Polymere OLEDs (PLEDs), in denen ein organisches Material (Polymer oder kleines Molekül) zwischen zwei Elektroden eingebaut ist, ermöglichen eine kostengünstige Herstellung über lösungsbasierte Beschichtungsverfahren, wie z.B. Drucken.

Die Bauteile verbinden hohe Effizienz mit niedrigen Produktionskosten -Hauptvoraussetzung für eine industrielle Umsetzung. Die effizientesten OLEDs werden mit Mehrschichtstrukturen erreicht. Dabei sind verschiedene Schichten zwischen den Elektroden eingebettet. Durch eine dieser Elektroden tritt das generierte Licht aus. Die Mehrschichtstruktur ist durch „nasse“ Beschichtungen jedoch nur schwer realisierbar, da bereits aufgebrachte Schichten beim Auftragen weiterer Schichten wieder angelöst werden.

Mithilfe der neuen Methode wird dieses Problem umgangen. Hierzu werden oxetanfunktionalisierte Materialien verwendet, eine Materialklasse, die 1999 von Meerholz und Nuyken entwickelt wurde. Das Material kann durch Vernetzen unlöslich gemacht werden, was das Auftragen neuer Schichten zulässt. Im Gegensatz zur traditionellen Vernetzung mit Hilfe einer Photosäure, wird bei der neuen Methode die unterste aktive Schicht der OLED zum Starten der Reaktion verwendet. Es gelingt eine Schicht-bei-Schicht-Vernetzung (engl. layer-by-layer crosslinking / LBLX), wobei die unlöslichen Schichten zudem die Form des Substrats abbilden. „LBLX ermöglicht eine einfache und kostengünstige Produktion“, so Prof. Meerholz, Institut für Physikalische Chemie der Universität zu Köln. Gleichzeitig wird die Photosäure in der aktiven OLED-Schicht vermieden, wodurch eine Verdopplung bis Verdreifachung der Lebensdauer erreicht wird.

Ziel der Wissenschaftler am Institut für Physikalische Chemie der Universität zu Köln ist nun die Nutzung von LBLX zur Herstellung einer weiß-emittierenden vier-Schicht OLED mit maßgeblich erhöhter Lebensdauer.

In der Industrie stößt die neu entwickelte Methode auf großes Interesse, da neben einer kostengünstigen Massenproduktion auch die Herstellung von 3D-OLEDs möglich ist. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt die Wissenschaftler der Universität zu Köln mit zwei Millionen Euro bei der Erforschung solcher innovativen OLED-Anwendungen.

Die Ergebnisse der Kölner Forscher wurden in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht.

Bei Rückfragen:
Professor Dr. Klaus Meerholz
Institut für Physikalische Chemie der Universität zu Köln,
Tel.: 0221 221 470 – 3275
E-Mail: klaus.meerholz@uni-koeln.de
Verantwortlich:
Felicitas Assmuth