Sie sind ausgesprochen dünn, leuchten in brillanten Farben und können sogar auf flexible Folien gedruckt werden – elektrolumineszierende QD-LED-Displays. Das, was sie so besonders macht, sind die Tinten mit denen sie gedruckt werden: neuartige Quantenmaterialien (Quantum Dots, QD) machen es möglich, dass jedes Pixel eines Displays beim Anlegen von Strom selber Licht einer definierten Farbe aussendet. Die neuen elektrolumineszierenden QD-LED Displays versprechen energiesparend, effizient und kostengünstig zu sein. Die Eliminierung der Hintergrundbeleuchtung macht die elektrolumineszierenden QD-LED-Displays vor allem sehr dünn.

Im Rahmen des EU-Projekts Hi-Accuracy, entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IAP zusammen mit elf Partnern Materialien und Methoden zur Herstellung von hoch aufgelösten und flexiblen Displays. Neuartige Tinten auf Basis von Quantenmaterialien und Druckprozesse für elektrolumineszierende QD-LED-Displays werden entwickelt, damit diese noch leistungsfähiger und effizienter sind als bisher. Das Ziel: eine Display-Auflösung von mehr als 300 ppi. Um dies zu erreichen, wird der elektrohydrodynamische Jetting-Prozess (EHDJET) zukünftig optimiert, eine Methode, mit der die QD-LED-Tinten auf vier Mikrometer genau gedruckt werden können.

Schnelle Fehlersuche noch während des Druckprozesses

Im Druckprozess spielt auch die Qualitätskontrolle eine wichtige Rolle. Ist die Schicht morphologisch fehlerfrei? Gibt es Unregelmäßigkeiten in der Schichtdicke? Wie ist die chemische Zusammensetzung? Diese Fragen sollen Hersteller, die neben Druckprozessen auch andere Beschichtungsverfahren wie Atomic Layer Deposition (ALD), Rolle-zu-Rolle-Beschichtung im Vakuum oder Sinterprozesse nutzen, künftig noch während des Beschichtungsprozesses oder unmittelbar danach beantworten können.

Im Rahmen des EU-Projekts NanoQI entwickelt das Forscherteam des Fraunhofer IAP zusammen mit neun Partnern aus Industrie und Wissenschaft eine sehr schnelle und hochsensible inline-Messtechnik, um die Qualität dünner Schichten zu detektieren. Dafür werden die Informationen von drei Charakterisierungsmethoden kombiniert: Röntgendiffraktometrie (XRD), röntgenreflektomerische Messungen (XRR) und hyperspektrale Bilderfassung (HSI).

Am Fraunhofer IAP wird die hyperspektrale Bilderfassung weiterentwickelt. Diese nutzt eine Hyperspektralkamera, die bei der Messung das gesamte Lichtspektrum von 400 nm bis zu 960 nm aufnimmt. Die erfassten Daten vergleicht das Team mit Röntgenmessungen und zieht so Rückschlüsse auf verschiedene Qualitätsmerkmale der Schichten. Dadurch wird eine Kalibrierung der HSI erreicht, sodass künftig auf Röntgenmessungen ganz verzichtet und nur die HSI-Technologie eingesetzt werden kann. Sie bietet einen großen Vorteil für Industriekunden, da sie einfach in bestehende Produktionsanlagen integriert werden kann und keine Maßnahmen zum Strahlenschutz erfordert.