Optisch-spektroskopische Bestimmung der Permeabilität von Ultrabarrierematerialien

Die Qualität und Haltbarkeit von Produkten (z.B. Lebensmittel, Pharmaerzeugnisse) werden im entscheidenden Maße von der Durchlässigkeit des Verpackungsmaterials gegenüber der umgebenden Atmosphäre bestimmt. Dabei spielt der Ausschluss von Feuchte und Sauerstoff aufgrund der Permeabilitätseigenschaften des Verpackungsmaterials die dominierende Rolle. Im Gegensatz zu den Permeationseigenschaften von herkömmlichen Verpackungsmaterialien stellen die transparenten und flexiblen Verkapselungen von organischen Halbleiterstrukturen, wie beispielsweise für LCD- und OLED- Displays, eine wesentlich größere Herausforderung dar. Für einen stabilen Langzeitbetrieb werden Wasserdampfdurchlässigkeiten von bis zu 10-6 g/(m2 d) gefordert, wobei für LCD-Systemen diese um mindestens zwei Größenordungen und bei OLEDs diese um mindestens 5 Größenordnungen unter denen von Standardverpackungen liegen. Zur Entwicklung, Optimierung und Qualitätskontrolle der entsprechenden Barriereschichtsysteme bzw. deren Herstellungsprozesse ist ein hochempfindliches Messsystem zur Bestimmung niedrigster Permeationsraten erforderlich, welches zudem eine möglichst einfache, schnelle und kostengünstige Messung der Permeationsrate ermöglicht. Ein auf Basis der Laserdiodenspektroskopie entwickeltes Permeationsmesssystem ermöglicht eine signifikante Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit um bis zu zwei Größenordnungen im Vergleich zu derzeit kommerziell verfügbaren Messsystemen. Im Mittelpunkt der Entwicklungsarbeiten standen dabei Fragen zur Konditionierung des Messsystems, zum Erreichen stabiler Gleichgewichtszustände bei statischem und dynamischem Betrieb, bzw. zu den daraus abgeleiteten Messbedingungen und Auswertalgorithmen. Des Weiteren wird das Messsystem hinsichtlich Zuverlässigkeit der Messergebnisse und der Reproduzierbarkeit der für Ultrabarriereschichten kritischen Folieneinspannung diskutiert.