Das Fraunhofer IPMS untersucht die Auswirkungen und möglichen Anwendungen von Elektronenstrahltechnologien auf dem Gebiet der organischen Elektronik. Im Rahmen dieser Forschung wurde ein neuartiger Ansatz entwickelt, mit dem jedes hergestellte OLED-Bauteil individuell und mit hoher Auflösung strukturiert werden kann. Die patentierte Technologie verwendet einen Elektronenstrahlprozess, der nach der Fertigstellung der OLED einschließlich der Verkapselung stattfindet. Daher ist es möglich, die OLED hochproduktiv und völlig ungemustert zu bauen, bevor die Emission durch einen angepassten Elektronenstrahlprozess individuell modifiziert wird.
Die eindringenden Elektronen des Elektronenstrahls führen zu einer lokalen Reduzierung der Ladungsträgerinjektion. Dadurch wird das lokale Emissionsniveau im Vergleich zum Ausgangsniveau dauerhaft reduziert, was gleichzeitig zu einem geringeren Stromverbrauch führt.
Das Verfahren ist äußerst anpassungsfähig – unabhängig davon, ob die OLED auf ein starres Medium oder eine flexible Folie aufgebracht wird, welche Farbe die OLED hat oder ob das Substrat optisch undurchsichtig, lichtdurchlässig oder transparent ist. Auch die Größe des Substrats ist universell und kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Die Energie der beschleunigten Elektronen bestimmt ihre Eindringtiefe in den OLED-Schichtstapel. Eine geeignete Beschleunigungsspannung wird gewählt, um die Energie der auslösenden Elektronen gezielt unterhalb der Verkapselungsschicht zu deponieren. Dies ermöglicht die Veränderung der Leuchteigenschaften der organischen Schichten, ohne die Verkapselung selbst zu zerstören oder zu beschädigen. Je nach Anwendung können sogar einzelne organische Schichten direkt anvisiert werden. Durch die seitliche Steuerung des Elektronenstrahls kann jede beliebige Form strukturiert werden.
Die Elektronendosis bestimmt den Grad der Veränderung der Emissivität. Je höher die Dosis, desto dunkler erscheint die betroffene Stelle. Auf diese Weise lässt sich ein kontinuierlicher Bereich von Intensitäten auf monochromen OLEDs erzeugen.
Um die Eindringtiefe der Elektronen in den OLED-Schichtstapel und die Energieabsorption abzuschätzen, müssen spezifische Schichteigenschaften und Streuprozesse an den Grenzflächen berücksichtigt werden. Am Fraunhofer IPMS werden Monte-Carlo-Simulationen zur Abschätzung dieser komplexen Elektronen-Festkörper-Wechselwirkungen eingesetzt, die Aussagen über die Energieabsorption in den einzelnen Schichten der am Institut hergestellten OLEDs erlauben.
Es stellt sich heraus, dass der Großteil der Energie in den Verkapselungsschichten absorbiert wird und nur ein Bruchteil die empfindlichen organischen Schichten erreicht. Durch eine Erhöhung der Beschleunigungsspannung kann der beeinflusste Anteil der organischen Schichten erhöht und gleichzeitig die Elektronendosis für eine gewünschte Änderung des Emissionsgrades verringert werden.