Aktuelle Forschungsthemen Druck- und Medientechnologie

Funktionales Drucken

Links: Meshline-Strukturen zur Verbesserung der Leitfähigkeit einer ITO-Schicht (ITO-Indium Zinnoxid); rechts: Mikroskopische Aufnahme von gedruckten leitfähigen Strukturen via InkJet-Verfahren [1]

Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jung

Das Drucken von funktionalen Strukturen stellt häufig neue und höhere Anforderungen an die Verfahrenstechnik der genutzten Druckverfahren als die Primäranwendung des Druckens von visuell wahrnehmbaren Informationen. So ist beispielsweise die geforderte Qualität der Schichten oder Strukturen an Reinheit oder der Schichtdicke häufig Größenordnungen entfernt. Die Druckverfahren sind deshalb trotz ihrer hohen industriellen Reife nicht in der Lage diese zu erfüllen, was nicht verwunderlich ist, da diese Forderungen im Kontext der industriellen Evolution nicht gestellt wurden. Diese Diskrepanz wird bei manchen allzu marktschreierischen Zukunftsvisionen übersehen. Auf dem Weg zur Nutzbarmachung der Druckverfahren für die Erzeugung optisch aktiver Schichten entsteht ein hoher Entwicklungsbedarf der meist nur interdisziplinär mit Expertise aus der Materialwissenschaft, der Bauelemente aber auch der Verfahrenstechnik der Druckverfahren erfolgreich zu leisten ist.

Der Ansatz hierzu wird an der Bergischen Universität im Rahmen eines interdisziplinären Zentrums angegangen. Das Institut für Polymerforschung IfP stellt einen Zusammenschluss der Expertisen anorganische Chemie, Bauelementelektronik, Theoretische Physik und Druckverfahrenstechnik dar. Im Fokus der Forschungsprojekte stehen aktuell die Organische Elektronik und Verbundmaterialien.

Eines der Projekte hat die Ertüchtigung des InkJet-Druckverfahrens zur Erzeugung von elektrisch leitenden Strukturen für organische Elektronik für OLEDs (Organische LEDs) zum Ziel.

Zum Zwecke der Verbesserung der elektrischen Ableitung der elektrischen Ströme soll eine leitfähige TCO-Schicht mit Meshlines versehen werden. Als Alternative zu existierenden fotolithografischen Verfahren sollen Strukturen via InkJet-Verfahren erzeugt werden. Das InkJet-Verfahren arbeitet per se maskenlos als auch kontaktlos und zudem mit weniger Prozessschritten. Die wirtschaftlichen Vorteile des Verfahrens können bis dato nicht in eine Serienfertigung einfließen, da die erzielten Leitfähigkeitswerte und die benötigten Ausbeuten des Verfahrens noch zu gering sind.

Ziel ist es die leitfähige InkJet-Tinten bezüglich ihrer Prozessparameter zum einen für das InkJet-Verfahren (Stichworte: Tröpfchenvolumen, örtlicher Streuung, Satellitentropfenbildung) und zum anderen die Benetzungseigenschaften zur Ausbildung der Strukturen zu optimieren (Stichworte: Viscous Fingering, Ausbluten). Leitfähige Tinten weisen per se hohe Festkörperanteile bis zu 50% auf und enthalten zumeist Partikelgrößen im Sub-Mikrometer Bereich. Die Folge hiervon ist ein nicht Newtonsches Verhalten der Tinten. An Hand von Versuchen an speziellen Labordruckern wird zunächst die prinzipielle Verdruckbarkeit untersucht. Begleitend dazu werden die rheologischen Eigenschaften mittels Rheometer-Messungen analysiert und optimiert. Die gedruckten Schichten werden geometrisch vermessen als auch bezüglich der erzielten Leitfähigkeiten an realen Bauelementen untersucht.

[1] L. Janßen; Master Thesis BUW 2012; Untersuchung unterschiedlicher Silbertinten hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit und Druckqualität zur Erzeugung einer Leiterbahn auf ITO-Glas-Substraten

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