Nach fünf Jahren intensiver Forschung auf dem Gebiet der gedruckten organischen Elektronik wurde das mit rund 5 Mio. € vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „PrintOLED - Gedruckte Organische Leuchtdioden" erfolgreich beendet. Ziel des Projektes, das im Rahmen des Spitzenclusters „Forum Organic Electronics" am InnovationLab in Heidelberg durchgeführt wurde, war die Entwicklung eines Konzeptes zur flächigen, homogenen Beschichtung von organischen funktionellen Materialien aus Lösung. Das Konsortium wurde von Merck angeführt und bestand ferner aus BASF, Karlsruher Institut für Technologie, OSRAM, Philips Technologie, Technische Universität Braunschweig, Technische Universität Darmstadt sowie Heidelberger Druckmaschinen als assoziiertem Partner.

Aufgrund der hohen Materialausnutzung im Vergleich zu herkömmlichen Herstellprozessen mit Aufdampfmaterialien erlauben die in diesem Projekt untersuchten Druckprozesse (u.a. Tiefdruck, Tintenstrahldruck und Schlitzgussverfahren) eine kostengünstigere Herstellung von OLEDs (organische Licht-emittierende Dioden) und (organischen) Solarzellen. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass die Herstellung sehr dünner (< 100 nm) homogener OLED-Material-Schichten auch aus Lösungen mit sehr niedriger Viskosität möglich ist. Druckbare Pufferschichten aus Metalloxiden, die über Sol-Gel-Prozesse bei moderaten Temperaturen appliziert werden, erlaubten nicht nur die Herstellung von vollständig druckbaren OLEDs sondern auch die Realisierung von hochspezialisierten Anwendungen, wie z. B. transparenten OLEDs.

Zusammen mit den Partnern entwickelte und testete Merck in diesem Projekt OLED-Materialien und deren Formulierungen für Kontaktdruckverfahren und Tintenstrahldruck. Der Fokus lag auf der Entwicklung eines Materialsets für die vollständige Herstellung einer OLED aus Lösung, bei gleichzeitigem Erhalt der Performance. Durch Variation der Formulierung und der Prozessparameter konnten aus Lösung aufgebrachte lichtemittierende Schichten optimiert und in ein funktionierendes Bauteil integriert werden. Es konnten OLEDs mit einer homogenen Leuchtfläche von 10 cm² mit klassischem Tiefdruck und einer Leuchtfläche von 27 cm² durch Schlitzgussverfahren gezeigt werden. Dabei wurden mindestens zwei der Schichten aus Lösung verarbeitet.

Bei dem Aufbringen einer zweiten organischen Schicht aus Lösung über eine bereits bestehende, liegt die größte Herausforderung darin, die Zerstörung der bereits bestehenden Schicht zu verhindern. Hier konnten bei spezifischen Materialabfolgen deutliche Fortschritte erzielt werden - die Erkenntnisse hieraus bilden eine wertvolle Basis für die weitere Ausarbeitung auf dem Weg zur Anwendung.

Der Umfang des Projektes erstreckte sich von Licht-emittierenden Materialien, die aus Lösung heraus verarbeitet werden, über ladungstransportierende Materialien und druckbare Elektroden aus leitfähigen Polymeren und Silber-Nanodrähten bis hin zur Formulierungsentwicklung und Evaluierung der Druckprozesse auf starren und flexiblen Substraten.

Zum ersten Mal konnten bei Druckgeschwindigkeiten bis zu 3 m/s OLED-Halbleiterschichten erzeugt werden, deren Homogenität den Qualitätsstandards der industriellen OLED-Fertigung entspricht. Die gewonnen Kenntnisse konnten in der zweiten Phase des Projektes auch erfolgreich auf andere Technologien, wie Polymer OPV (organische Photovoltaik) und sDSC (solid state dye-sensitized solar cell, Farbstoffsolarzelle mit festen Elektrolyten) übertragen werden.

Zusätzliche physikalische und strukturelle Untersuchungen an den Materialien und an den verschiedenen Bauteilen erlauben nun ein erweitertes Verständnis für die zukünftige Materialentwicklung.