Experimentell-didaktische Erschließung von Modell-OLED-Displays mit Arduino

Eine interdisziplinäre Erweiterung der OLED-Thematik


Bachelorarbeit, 2017

106 Seiten, Note: 1,0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Schulrelevanz
2.1 Grenzen und Möglichkeiten der ArdOLED Steuerung
2.2 Analyse der Lehrpläne (Chemie, Physik und Informatik)
2.2.1 Erläuterung der Kompetenzerwartungen der Fächer Chemie und Physik
2.2.2 Erläuterung der Kompetenzerwartungen im Fach Informatik und
Vergleich mit denen der Chemie und Physik
2.2.3 Kerncurricula in Bezug zur ArdOLED Schaltung

3 Fachwissenschaftliche Hintergründe
3.1 Organische Halbleiter
3.2 Oraganische Leuchtdioden
3.2.1 Elektrolumineszenz
3.2.2 Aufbau der OLED’s
3.2.3 Unterschied OLED Display und LCD
3.3 Arduino
3.3.1 Aufbau
3.3.2 Programmierung
3.3.3 Schaltungen

4 Konzeptioneller Teil
4.1 Experimentelle Entwicklungen
4.1.1 OLED
4.1.2 Arduino
4.1.3 OLED Steuerung
4.2 Entwicklung von Lernmaterialien
4.2.1 Arbeitsmaterialien zur Programmierung der ArdOLED Steuerung
4.2.2 Arbeitsblätter zur Diode
4.2.3 Arbeitsmaterial zum Transistor
4.2.4 Arbeitsmaterialien zur Entwicklung der Schaltung

5 Diskussion

6 Ausblick

7 Zusammenfassung

8 Anhang
8.1 Tabellen
8.2 Arbeitsblätter
8.3 Abbildungen

9 Abbildungsverzeichnis

10 Tabellenverzeichnis

11 Quellcodeverzeichnis

12 Literaturverzeichnis

Für meine Großmutter

„Die Neugier steht immer an erster Stelle
des Problems, das gelöst werden will.“

Galileo Galilei

Einleitung

Gute Schulen brauchen eine moderne Infrastruktur. Wir leben in einer hochtechnisierten Zeit, in der der Einsatz von Tabletts, Smartphones und Computern, nicht mehr nur teure Spielereien sind, sondern unser Leben maßgeblich mitbestimmen. Im Jahr 2017 kann man vor einer Welt, in der wir von Armbändern aufgefordert werden Treppen zu steigen, auch im Unterrichtsalltag nicht mehr die Augen davor schließen. Diese Arbeit soll dazu beitragen aktuelle Forschungsergebnisse der organischen Elektronik mit smarter Technik zu verbinden, um somit Lehrenden und Lernenden die Angst vor der medialen Zukunft zu nehmen. Die ArdOLED ist in ihrer konzipierten Form einzigartig und spielt wunderbar mit der Fantasie der Lernenden, die zeitgleich wichtige, naturwissenschaftliche Inhaltsfelder erlenen. Ziel der Arbeit soll es sein eine konzeptionelle und experimentelle Entwicklung darzulegen, die auf Basis des OLED Experiments eine Smartphone gesteuerte Schaltung mit Hilfe eines Arduinos, als Schnittstelle, ermöglicht. Dabei wurde auf Basis ausgewählter didaktischer Fachliteratur zum Thema „OLED Bau“ auf Publikation von Jun. Prof. Banerji inNaturwissenschaft im Unterricht Chemie, Praxis der Naturwissenschaft Chemie in der SchuleundChemkonzurückgegriffen. Umfassende Darstellungen und Informationen zur Vertiefung fachtheoretischer Inhalte der Themen „OLED- Ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften“ wurden hauptsächlich durch Artikel von Prof. Dr. Nuyken, Dr.-Ing. Samarian und Dr. Wurdack dargelegt. Bezüglich der theoretischen Inhalte zur Konzeption der Schaltung und ihrer Bauteile, wurden Computer Magazine wieC’t,Online-Forenarduino-tutorial, elektronik-kompendiumund derphysical computing Blogder Züricher Hochschule der Künste zur Erweiterung der informatorischen Kenntnisse genutzt, da diese aktuelle Inhalte und Diskussionen beinhalteten. Als Hauptquelle zur Implementierung des ArdOLED Konzepts in den Unterricht, wurden die Kernlehrpläne des Landes Nordrhein-Westfahlen für die gymnasiale Oberstufe genutzt, sodass am Ende der Arbeit ein didaktisch prägnantes Experiment für einen interdisziplinären naturwissenschaftlichen Unterricht konzipiert wurde. Die ArdOLED.

2 Schulrelevanz

„ W ir wollen schon bis 2020 gute und moderne Schulen in ganz Nordrhein- Westfalen schaffen. [...] Denn wenn wir viele kluge Köpfe haben wollen, […] brauchen wir gute Schulen und das bedeutet immer auch eine moderne Schulinfrastruktur. Mit dem Programm Gute Schule 2020 wollen wir auch den digitalen Aufbruch unserer Schulen vorantreiben, um die Grundlagen für die Zukunft des Lernens in unseren Schulen zu verbessern. Die zwei Milliarden Euro sind daher gut investiertes Geld.“(Staatskanzlei des Landes Nordrhein- Westfalen, 30.09.2016)

So sagte es die ehemalige Ministerpräsidentin des Landes Nordrhein-Westfalen Hanelore Kraft im September 2016. Insgesamt sollen zwei Milliarden Euro in die kommunale Schulinfrastruktur gesteckt werden. Dabei lag der Fokus der damaligen nordrhein-westfälischen Landesregierung auf der Vorbereitung der Schulen für einen modernen digitalen Unterricht. Das bedeutet jedoch nicht, dass nun in allen Schulen der Over-Head- Projektor ad acta gelegt werden kann und alle SchülerInnen (SuS) nun ein Tablett bekommen sollen. Vielmehr sollen SuS, gemäß dem Schulministeriums des Landes Nordrhein-Westfalen, Lernen mit Medien umzugehen und mit diesen zu Leben. (Blodau und Gade, 02.07.2017)

Ziel einer Schule soll es sein ein umfassendes Medienkonzept zu entwickeln und das Lernen mit Medien in Lernprozesse zu integrieren. Dabei soll das Medienkonzept folgende Punkte beinhalten:

- Unterrichtsentwicklung (Welche Medien sollen zur Entwicklung von Lern- und Medienkompetenz in welchen Klassen und Fächern genutzt werden?).
- Ausstattungsbedarf (Welche Software, technischen Geräte, Internetanbindung wird benötigt um die angestrebten Unterrichtsziele zu erreichen?).
- Fortbildungsplanung für das Kollegium (Welche Qualifizierung benötigen die Lehrerinnen und Lehrer zur Integration von Medien in ihren Fachunterricht?) (ebd.)

Im Rahmen derUnterrichtsentwicklungsind fünf Kompetenzbereiche abzudecken:Bedienen und Anwenden, Informieren und Recherchieren, Kommunizieren und Kooperieren, Produzieren und Präsentierenund zuletztAnalysieren und Reflektieren.(ebd.) Die interdisziplinäre ArdOLED Schaltung greift hier alle fünf geforderten Kompetenzbereiche ab.

SuS lernen durch den Bau und die Programmierung der ArdOLED wichtige physikalische Bauteile wie Transistoren und Widerstände kennen. Sie arbeiten sich mit Hilfe eigener Programme in die Welt der Technik ein und wenden chemische Basiskonzepte, wieEnergie, Struktur-Eigenschaft, Stoff-Teilchen und Donator- Akzpetor,beim Bau der sechs Spot OLED an und lernen so die Funktionsweise eines OLED Displays, beispielsweise (bspw.) in ihren Smartphones, kennen. Durch Recherchearbeit via Computer, Tablett und Smartphone können die SuS sich eigenständig, in Partner- oder Gruppenarbeit Informationen zur Problemlösung oder zur Vertiefung des Wissens aneignen (siehe QR-Codes Abb. 26 und 31 im Anhang). Gerade beim Bau und der Programmierung der ArdOLED Schaltung ist es wichtig, dass SuS miteinander Lösungen erarbeiten und miteinander Fehler diskutieren. Das fertige Produkt kann, beispielsweise an Informationsveranstaltungen, präsentiert oder im Rahmen einer Facharbeit weiterentwickelt werden. Trotz der Auslegung dieses Konzepts auf Selbständigkeit der SuS ist es wichtig, dass die Lehrkraft beratend zur Seite steht und zielgeführt Impulse setzt.

2.1 Grenzen und Möglichkeiten der ArdOLED Steuerung

Die Möglichkeit dieses Konzept interdisziplinär in allen MINT-Fächern einzusetzen macht es sehr attraktiv für den Einsatz im Unterricht. Durch die Verbindung von Chemie, Physik und Technik können viele Inhalte des Schulcurriculums aufgefasst werden. Auch der Bezug zu aktuellen innovativen Inhalten, wie organische Leuchtdioden, kann im Unterricht gezogen werden, um somit den SuS Einblicke in Forschung und Entwicklung zu ermöglichen. Die Weiterentwicklung des Grundkonzepts der ArdOLED kann, zum Beispiel (z.B.) durch den Bau einer RGB- OLED oder die Verschaltung eines Mikrofons zur Darstellung eines grafischen Equalizers, erfolgen. Die Möglichkeiten sind lediglich durch den Unterricht selbst begrenzt. Die Zeit und die Fantasie der Anwender sind die limitierenden Faktoren. Um die ArdOLED Schaltung und die damit verbundenen Unterrichtsinhalte erfolgreich anzuwenden bedarf es mehrere Stunden. Möglicherweise sind manche Lehrkräfte von dem Einsatz eines Arduinos im Unterricht abgeschreckt, da sie selbst wenig bis keine Erfahrung auf diesem Gebiet besitzen. Jedoch sehe ich gerade in diesem Punkt das stärkste Argument. Eine gute Lehrkraft sollte in der Lage sein, über sein Unterrichtsfach hinaus das Wissen der SuS zu verknüpfen. Wie kann ich dies als Lehrkörper von meinen SuS erwarten, wenn ich mich selbst nicht in der Lage dazu sehe?

Daher ist eine Zusammenarbeit der einzelnen FachlehrerInnen sehr wichtig. Hinzukommt, dass sich die Implementierung der ArdOLED in der Physik, hervorgerufen durch einen strengen Kernlehrplan mit relativ wenig Spielraum, als schwierig gestaltet (Abschnitt 2.2.3.2). Die ArdOLED Schaltung ist daher sehr gut in Projektwochen aufgehoben, die eine solche Zusammenarbeit problemlos ermöglichen. Dort können die Lehrkräfte das Konzept weiterentwickeln und differenzierte Arbeitsblätter mit zusätzlichen Schwerpunkten entwickeln und bearbeiten lassen. Im Rahmen der Inklusion stellen sich gerade in Bezug auf den Bau der Schaltung einige Grenzen auf. Ein Lösungsvorschlag dazu wird in Abschnitt 6 gegeben.

2.2 Analyse der Lehrpläne (Chemie, Physik und Informatik)

Gemäß der Kompetenzlehrpläne des Landes Nordrhein-Westfalen für die Sekundarstufe II Gymnasium/Gesamtschule gibt es vier (Chem./Phy.) bzw. fünf (Info.) Kompetenzbereiche, die zusammen mit den Inhaltsfeldern der Fächer Chemie und Physik die Kompetenzerwartungen definieren. Vergleicht man die Kompetenzerwartungen dieser Fächer miteinander erkennt man, dass sie nahezu identisch gestellt sind.

Daher sind diese im Folgenden unter den Tabellen 7-10 (Chem./Phy.) im Anhang zusammengefasst. Lediglich die Kompetenzerwartungen des Faches Informatik unterscheidet sich augenscheinlich von denen der Chemie und Physik (Tab. 11-15). Dennoch kann man eine Vielzahl von Gemeinsamkeiten feststellen (Tab.16). Jedoch zeigen sich auch einige Alleinstellungsmerkmale, auf die im späteren Verlauf eingegangen wird. Auf eine weitere Ausführung der Medienkompetenz wird hier verzichtet, da diese bereits in Abschnitt 2 erläutert wurde.

2.2.1 Erläuterung der Kompetenzerwartungen der Fächer Chemie und Physik

Der Kompetenzbereich derKommunikationstelle die erforderliche Fähigkeit dar, welche für einen produktiven fachlichen Austausch benötigt werde. Kennzeichnend dafür sei, dass die SuS lernen mit Daten und Informationsquellen sachgerecht und kritisch umzugehen, um diese aufzubereiten und in schriftlicher oder mündlicher Form selbst vorstellen zu können. (Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen, 2014, S. 18) Dazu gehöre es auch, wissenschaftliche Darstellungsformen wie z.B. Grafiken und Tabellen zu beherrschen.

Ebenfalls wichtig sei die Offenlegung eigener Gedankenstrukturen der Arbeitsergebnisse und eine kritisch fachliche Auseinandersetzung mit diesen. Das Kompetenzfeld wird, wie in Tabelle 9 (Anhang) näher erläutert, in vier Unterkategorien aufgeteilt:

1. K 1 Dokumentation;
2. K 2 Recherche;
3. K 3 Präsentation;
4. K4 Argumentation. (Landesinstitut für Schule, 15.09.2013)

Der KompetenzbereichBewertungbezieht sich auf die Fähigkeit überlegt zu urteilen.

„Dazu gehört, Kriterien und Handlungsmöglichkeiten sorgfältig zusammenzutragen und gegeneinander abzuwägen. Auf dieser Grundlage ist es möglich, rationale und begründete Entscheidungen zu treffen und dafür zielführend Position zu beziehen.“ (Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein-Westfalen, 2014, S. 18)

Auch hier wird das Kompetenzfeld, wie in Tabelle 10 (Anhang) näher erläutert, in vier Unterkategorien aufgeteilt:

1. B1 Kriterien;
2. B2 Entscheidungen;
3. B3 Werte und Normen;
4. B4 Möglichkeiten und Grenzen. (Landesinstitut für Schule, 15.09.2013)

Der Kompetenzbereich derErkenntnisgewinnungbeinhaltet in den Naturwissenschaften die Fähigkeit von SuS naturwissenschaftliche Fragestellungen zu erkennen. Diese seien mit Experimenten und anderen Methoden hypothesengeleitet zu untersuchen. (Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein- Westfalen, 2014, S. 18) Die naturwissenschaftliche Erkenntnis basiere auf einer Modellierung der Wirklichkeit. Diese Modelle dienen zur Vorhersage, Erklärung und Veranschaulichung. (ebd.)

Das Kompetenzfeld wird, wie in Tabelle 8 (Anhang) näher erläutert, in sieben Unterkategorien aufgeteilt:

1. E1 Probleme und Fragestellungen;
2. E2 Wahrnehmung und Messung;
3. E3 Hypothesen;
4. E4 Untersuchungen und Experimente;
5. E5 Auswertung;
6. E6 Modelle;
5. E7 Arbeits- und Denkweisen. (Landesinstitut für Schule, 15.09.2013)

Der KompetenzbereichUmgang mit Fachwissenstellt die Fähigkeit dar, chemische Konzepte zur Lösung von Aufgaben und Problemen aus fachbezogenen Anwendungsbereichen auszuwählen und zu nutzen. Dazu sei ein vertieftes Verständnis ihrer Bedeutung notwendig. Erschließung von neuem Wissen sei nur durch eine angemessene Struktur und Organisation des bereits vorhandenen Wissen möglich (Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes Nordrhein- Westfalen, 2014, S. 17 f.)

Auch das KompetenzfeldUmgang mit Fachwissenwird, wie in Tabelle 7 (Anhang) näher erläutert in vier Unterkategorien aufgeteilt:

1. UF1 Wiedergabe;
2. UF2 Auswahl;
3. UF3 Systematisierung;
4. UF4 Vernetzung. (Landesinstitut für Schule, 15.09.2013)

2.2.2 Erläuterung der Kompetenzerwartungen im Fach Informatik und Vergleich mit denen der Chemie und Physik

Das Fach Informatik stellt fünf Kernkompetenzen dar, welche zunächst augenscheinlich kaum Gemeinsamkeiten mit denen der Fächer Chemie und Physik aufweisen, jedoch werden diese bei näherer Betrachtung der ausdifferenzierten Form (Tabelle 11-15 im Anhang) deutlich.

Die fünf Kernkompetenzen entsprechen: Argumentieren(A):

1. Modellieren (M);
2. Implementieren (I);
3. Darstellen und Interpretieren (D);
4. Kommunizieren und Kooperieren (K)

(Landesinstitut für Schule, 16.09.2013)

Der KompetenzbereichArgumentieren 1umfasst das Erläutern, Begründen und Beurteilen in informatorischen Sachzusammenhängen.(Landesinstitut für Schule, 30.09.2014) Dieser lässt sich mit den Punkten K4 und B4 vergleichen (Tab. 1).

Tabelle 1) Beispiele der Gemeinsamkeiten (unterstrichen) zwischen den Kompetenzbereichen Argumentieren, Kommunizieren und Bewerten der Kernlehrpläne von Informatik und Chemie/Physik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(Landesinstitut für Schule, 16.09.2013)

Der KompetenzbereichModellierenstellt „[...]eine abstrahierende Beschreibung der wesentlichen Komponenten und Parameter eines realen oder geplanten Systems sowie des Ordnungsgefüges und der Wirkungsbeziehungen zwischen ihnen […]“ dar.(Landesinstitut für Schule, 30.09.2014) Der Modellierungsprozess beginne mit der Analyse und einer strukturierten Zerlegung des Ausgangsproblems. Dabei sollen Teilkomponenten identifiziert, konstruiert und vernetzt werden. (ebd.) Dieser lässt sich mit dem Punkt E6 vergleichen (Tabelle 2).

Tabelle 2) Beispiele der Gemeinsamkeiten (unterstrichen) zwischen den Kompetenzbereichen Modellieren und Erkenntnisgewinnung der Kernlehrpläne von Informatik und Chemie/Physik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(Landesinstitut für Schule, 16.09.2013)

Der KompetenzbereichI mplementierenumfasst die Umsetzung eines Modells in ein informatorisches System. Dabei sollen die SuS Modellbestandteile unter Nutzung geeigneter Werkzeuge Programmieren, Evaluieren und Validieren. (ebd.) Dieser Kompetenzbereich hebt sich in seiner Formulierung stark vom dem der Erkenntnisgewinnung ab, daImplementiereneher das methodische Vorgehen des Faches beschreibt. Dennoch kann man Gemeinsamkeiten zwischen den beiden Kompetenzbereichen feststellen. Das informatorische Implementieren entspricht am ehesten dem experimentellen Weg der Erkenntnisgewinnung E2-4 (Tabelle 3).

Der KompetenzbereichDarstellen und Interpretierenkonfrontiert die SuS mit unterschiedlichsten Darstellungsformen der Problemlöse- und Modellbildungsprozesse.

Dabei müssen vorgegebene Darstellungen anwendungsbezogen interpretiert und im Rahmen eigener Problemlösungen angemessene Darstellungsformen unter Verwendung der Fachsprache angewendet werden. (ebd.)

Tabelle 3) Beispiele der Gemeinsamkeiten (unterstrichen) zwischen den Kompetenzbereichen Implementieren und Erkenntnisgewinnung der Kernlehrpläne von Informatik und Chemie/Physik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(ebd.)

Der Kompetenzbereich zeigt wie bereits Implementieren ein Alleinstellungsmerkmal, da hier mehrere Kompetenzen zusammengefasst dargestellt werden. Beispielsweise umfasst der Teil des Interpretierens erkenntnistheoretische Vorgehensweisen, während der Teil des Darstellens sowohl kommunikative Aspekte aufgreift, als auch Gemeinsamkeiten mit dem Kompetenzbereich Umgang mit Fachsprache zeigt. Dieser scheint, wie in Tabelle 4 dargestellt, eine große Abdeckung mit dem KompetenzbereichDarstellen und Interpretierenaufzuweisen.

Tabelle 4) Beispiele der Gemeinsamkeiten (unterstrichen) zwischen den Kompetenzbereichen Darstellung und Interpretieren und Umgang mit Fachsprache der Kernlehrpläne von Informatik und Chemie/Physik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(ebd.)

Der KompetenzbereichKommunizieren und Kooperierenist gerade für die Entwicklung komplexer Informatiksysteme erforderlich. Dabei soll ein fachkompetenter Austausch gefördert werden. Durch sachadäquate Darstellung und Dokumentation der Sachverhalte, inklusiver der Nutzung geeigneter Werkzeuge, soll die Kommunikation unterstützt werden. (Landesinstitut für Schule, 30.09.2014) Dieser Kompetenzbereich deckt sich nahezu vollständig mit dem der Kommunikation der Kernlehrpläne Chemie/Physik. Es liegen lediglich einzelne Umformulierungen vor, weswegen auf eine detaillierte Gegenüberstellung verzichtet wird.

2.2.3 Kerncurricula in Bezug zur ArdOLED Schaltung

Durch die Erarbeitung der Kerncurricula der einzelnen Fächer gelangt man zu unterschiedlichen Ergebnissen bezüglich (bzgl.) der Nutzung im Unterricht. Eine Vielzahl der Kompetenzfelder und Themenbereiche der Fächer Chemie und Informatik können abgedeckt werden. In Chemie ist ebenfalls ein Niveau auf Leistungskursebene (LK) möglich. In Informatik werden nur Grundkenntnisse vermittelt, die aber für das Niveau des Grundkurses (GK) ausreichen. Problematisch wird die Implementierung der ArdOLED im Fach Physik, die im Anschluss näher erläutert wird.

2.2.3.1 Chemie

Die ArdOLED Schaltung ist durch den Bau der sechs Spot OLED sowohl im Leistungskurs als auch im Grundkurs, gemäß des Kernlehrplans des Landes Nordrhein-Westfahlen im Fach Chemie, in dasInhaltsfeld 4: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffeeinzubetten. Dieses umfasst die inhaltlichen Schwerpunkte:organische Verbindungen und Reaktionswege, organische Werkstoffe, Farbstoffe und Farbigkeit und Konzentrationsbestimmung durch Lichtabsorption(nur imLK)(Landesinstitut für Schule, 15.09.2013) Bei einem detaillierten Blick in die Basiskonzepte erkennt man die Vorzüge der Implementierung der OLED in den Chemieunterricht der Sekundarstufe II. Hierbei kann auf das BasiskonzeptStruktur- Eigenschaft,das BasiskonzeptEnergieund das BasiskonzeptDonator-Akzeptor(nur im LK) eingegangen werden (Tabelle 5). Dies ist z.B. durch die Molekülstruktur von SuperYellow® möglich, indem die Lehrkraft auf die strukturellen Eigenschaften dieses Makromoleküls eingeht. Durch Einbindung des BasiskonzeptsEnergieist es möglich eine Verknüpfung zwischen dem Energiestufenmodell, der Farbigkeit des Polymers und der damit einhergehenden Molekülstruktur zu erstellen. Hier kann nun auch auf die Fähigkeit der Elektrolumineszenz der 6-Spot-OLED eingegangen und diese durch das BasiskonzeptDonator-Akzeptorüber Hopping-Prozesse, sowie Elektron- und Lochinjektion erklärt werden.

Der KompetenzbereichUmgang mit Fachwissenist durch die Erläuterung der Eigenschaften von Polymeren aufgrund der molekularen Strukturen (u.a. Kettenlänge, Vernetzungsgrad) und Erklärung der praktischen Verwendung(UF2, UF3, UF4)gedeckt.

Auch die Eigenschaften von SuperYellow® können durch Lichtabsorption und der Erläuterung des Zusammenhangs zwischen Farbigkeit und Molekülstruktur mit Hilfe des Mesomeriemodells (z.B. Delokalisierte Elektronen und Donator- /Akzeptorgruppen) erklärt werden( UF1, E6).

Tabelle 5) Vergleich der Basiskonzepte der Chemie mit der ArdOLED Schaltung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(ebd.)

Der Kompetenzbereich derErkenntnisgewinnungist vollkommen abgedeckt, wenn man den Bau der OLED nicht als reines Mittel zum Zweck nutzt. Die SuS können so das Polymer auf seine Eigenschaften überprüfen (u.a. elektrische Leitfähigkeit oder Leuchtdichtemessung). Dafür können zielgerichtet Experimente geplant, durchgeführt und Ausgewertet werden (E1, E2, E4, E5). Die Bindungsverhältnisse, Struktur und deren Einfluss auf die Farbigkeit der aromatischen Verbindung kann mit Hilfe der mesomerer Grenzstrukturen seitens der SuS erläutert werden (E6, E7).

Auch der Kompetenzbereich derKommunikationist nahezu komplett abgedeckt. SuS können geeignete graphische Darstellungen der Erläuterung von Elektrolumineszenz verwenden(K1, K3). Ihnen wird es ermöglicht Zusammenhänge zwischen Lichtabsorption und Farbigkeit des SuperYellow® fachsprachlich angemessen zu erläutern (K3).

Aber auch aktuelle Forschungsentwicklungen im Bereich organischer Elektronik können recherchiert oder unter vorgegebener und selbständig entwickelter Fragestellungen diskutiert werden( K4).

Der Kompetenzbereich derB ewertungkann gerade durch Diskussionen über derzeitige und zukünftige Einsatzmöglichkeiten von OLED’s im Alltag voll ausgeschöpft werden (B1, B2, B3). Natürlich ist es auch möglich die Grenzen chemischer Modellvorstellungen über Struktur des Polymers zu diskutieren und zu bewerten(B4).

2.2.3.2 Physik

Die ArdOLED Schaltung kann in die Themengebiete derElektrodynamik (GK)undElektrik (LK)implementiert werden (Tabelle 6). (Landesinstitut für Schule, 10.02.2014) Leider liegt hier jedoch der Fokus hauptsächlich auf der elektromagnetischen Induktion. Zwar heißt es im Abschnitt des GK: „Im InhaltsfeldElektrodynamikstehen physikalische Grundlagen der Versorgung mit elektrischer Energie im Vordergrund.“ (ebd.), jedoch werden nicht explizit elektrische Schaltungen als Grundlagenverständnis im Kerncurriculum aufgefasst. Auch das BasiskonzeptWechselwirkungnennt leider nur Induktionsspannung als Thema. Natürlich können SuS gerade im Umgang mit Fachwissen die Anwendung von physikalischen Grundlagen in ihrer Lebenswelt und Technik, am Beispiel der Bereitstellung und Weiterleitung elektrischer Energie, erklären(UF4). Dies ist auch durch die Erläuterung der ArdOLED Schaltung möglich. Hier können sie bspw. auf Widerstände, Energieverbraucher, wie die OLED, oder den Transistor mit seinen Eigenschaften als Schalter eingehen. Auch die Spannung als Verhältnis von Energie und Ladung kann durch Messung einer Strom-Spannungs-Kurve der OLED dargestellt werden (UF2).

Tabelle 6) Vergleich der Basiskonzepte der Physik mit der ArdOLED Schaltung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(ebd.)

Schaut man sich jedoch den Kompetenzbereich derErkenntnisgewinnungnäher an, sind die Themen im Grundkurs leider sehr stark vorgegeben.

SuS …

- erläutern anhand des Thomson‘schen Ringversuchs die Lenz´sche Regel (E5, UF4);
- erläutern das Entstehen sinusförmiger Wechselspannungen in Generatoren (E2, E6);
- geben Parameter von Transformatoren zur gezielten Veränderung einer elektrischen Wechselspannung an (E4);
- werten Messdaten, die mit einem Oszilloskop bzw. mit einem Messwerterfassungssystem gewonnen wurden, im Hinblick auf Zeiten, Frequenzen und Spannungen aus (E2, E5). (ebd.)

Der komplette Auszug aus dem BereichErkenntnisgewinnungzeigt keinerlei Zusammenhang zwischen den curricularen Vorgaben und der ArdOLED Schaltung. Auch im Leistungskurs sind die Themenschwerpunkte stark an bestimmte physikalische Bauteile gekoppelt wie z.B. Kondensatoren: „[SuS] beschreiben qualitativ und quantitativ, bei vorgegebenen Lösungsansätzen, Ladungs- und Entladungsvorgänge in Kondensatoren(E4, E5, E6)“. (ebd.)

Aber auch Auszüge wie „[SuS] leiten physikalische Gesetze (u.a. die im homogenen elektrischen Feld gültige Beziehung zwischen Spannung und Feldstärke und den Term für die Lorentzkraft aus geeigneten Definitionen und bekannten Gesetzen deduktiv her(E6, UF2)“ (ebd.), lassen zwar einigermaßen Spielraum in der Auslegung und damit der Konzeption des Unterrichts, jedoch kann der Einsatz der ArdOLED in Bezug auf Fachwissen und Erkenntnisgewinnung im Fach Physik didaktisch schlecht eingebunden werden. Schwenkt man den Blick auf die KompetenzbereicheKommunikationundBewertung,finden sich wie bereits in Abschnitt 2.2.3.1 erwähnt viele Übereinstimmungen mit dem Thema ArdOLED. Diese Kompetenzen sind jedoch nicht aussagekräftig genug um die Implementierung der ArdOLED im Physikunterricht zu rechtfertigen, da diese nicht fachspezifisch, sondern fachübergreifend ihre Wirkung zeigen.

2.2.3.3 Informatik

Die ArdOLED Schaltung kann gemäß des Kernlehrplans Nordrhein-Westfahlen im Fach Informatik in der Qualifikationsphase in folgende Inhaltsfelder eingeordnet werden:

1. Daten und ihre Strukturierung;
2. Algorithmen;
3. Formale Sprachen und Automaten. 2 (Landesinstitut für Schule, 30.09.2014)

Im ersten InhaltsfeldDaten und ihre Strukturierungkönnen eine Vielzahl von Unterpunkten durch den Quellcode des Programms (Abschn. 4.1.3.2) abgedeckt werden. Hier werden z.B. bestimmte Werte mit Attributen in Klassen eingeteilt, welche die SuS auch eigenständig mit Hilfe der Arbeitsblätter verändern können. Durch Arbeitsblätter (Abb. 37-40 und 42) können die SuS die gestellten Algorithmen und Programme analysieren und erläutern(A), aber auch selbst Modifikation an diesen durchführen und die selbstgestaltete Form direkt, via zuvor gesetzten Bluetoothbefehl, testen(I). Dadurch ist das InhaltsfeldAlgorithmenbereits in Grundzügen aufgegriffen. Das dritte InhaltsfeldFormale Sprache und (Automaten)ist durch den Fachsprachgebrauch, der auch durch das bereits genannte Arbeitsblatt erklärt wird, abgedeckt.

Dadurch dass dieArduino IDEOberfläche Fehlercodes im Dialogfenster anzeigt, können die SuS sofort den Fehler interpretieren und den Quellcode korrigieren(I).

Der Inhaltsteil derAutomatenist hier eingeklammert. Dieser wird nicht explizit bearbeitet, jedoch ist es vorstellbar, dass die Lehrkraft den SuS die Aufgabe gibt, das ProgrammTriangleals Automatenstruktur grafisch in Paint darzustellen. Analog dazu könnte auch auf dieGrammatikder einzelnen kleinen Programmstrukturen eingegangen werden.

3 Fachwissenschaftliche Hintergründe

In diesem Kapitel werden die fachwissenschaftlichen Hintergründe für das Verständnis dieser Arbeit erläutert. Diese sind auf Grund der umfänglichen Einschränkung auf die grundlegenden physikalischen, chemischen und informatischen Prozesse reduziert. Dabei werden zunächst die physikalischen und chemischen Eigenschaften organischer Halbleiter und deren Entwicklung betrachtet. Anschließend werden unter dem Themengebiet der organischen Leuchtdiode, die generelle Funktionsweise dieser Diodenart erläutert und mit der einer LED verglichen. Aufbauend darauf werden auf die physikochemischen Prozesse der Elektrolumineszenz, sowie der Aufbau der OLED und deren Unterschied zu einem LCD eingegangen.

3.1 Organische Halbleiter

Die Geschichte der Halbleiter begann Anfang des 19. Jhr. als Berzelius das Element Silizium entdeckte, welches noch heute einen bestimmenden Anteil an anorganischen Halbleitern ausmacht. Im Gegensatz zu organischen Halbleitern, in denen die Elektronen nur in Stoffportionen konjugierter Polymere beschränkt seien, sind bei metallischen Halbleitern die Elektronen über das gesamte Metallgitter delokalisiert. (Banerji, Tausch, und Scherf, 2012, S. 8) Dabei gibt es sogenannte (sog.) Eigenhalbleiter, bei denen das Valenz- und Leitungsband durch eine energetisch geringe verbotene Zone3 getrennt ist. Um Strom leiten zu können ist es für die Elektronen wichtig diese Energiedifferenz zu überwinden. Dies geschieht durch Energiezufuhr von außen in das System hinein.

Durch den Einbau von Fremdatomen in ein vorhandenes Atomgitter ist es möglich, die Eigenschaften des Halbleiters zu beeinflussen. In anorganischen Halbleitern werden dabei auf die Elemente der 15. Gruppe zurückgegriffen, da diese ein überschüssiges, schwachgebundenes Valenzelektron aufweisen, welches leichter in das Leitungsband gelangen kann. Man spricht hier von einem Donatoratom (z.B. As- Atome). Halbleiter dieses Typs nennt mann-Halbleiter. Fremdatome der 13. Gruppe, welche ein Valenzelektron weniger aufweisen als Si-Atome, bspw. In-Atome, können nur drei Bindungen eingehen. Zur Ausbildung einer vierten Atombindung ist es notwendig ein Elektron des benachbarten Si-Atoms aufzunehmen, wodurch im Silizium eine Elektronenleerstelle entsteht, ein sog.Defektelektronoder auchElektronenlochgenannt. Diese Halbleiter nennt manp-Halbleiter. (Riedel und Meyer, 2013, S. 310–313). Anorganische Halbleiter finden sich z.B. in LED’s, Photovoltaikanlagen und in Transistoren4, die einen erheblichen Beitrag zur Entwicklung der Platinen in den heutigen technischen Geräten beitragen und auch für die hier behandelte ArdOLED Schaltung unerlässlich sind.

Organische Halbleiter sind Polymere miteinem konjugierten Pi-Elektronensystem. Die Delokalisierung der konjugierten π-Elektronen wird in der Regel (i.d.R.) durch das Orbitalmodell beschrieben. Wird dies angewendet, kommt es innerhalb bestimmter Kettenabschnitte, welche lediglichsp2 hybridisierte Atome aufweisen, durch Kombination der parallel ausgerichteten pz- Orbitale zu ausgedehnten π-Molekülorbitalen, in denen die π-Elektronen delokalisiert, als „freibeweglich“ vorliegen (Abb.1). (Banerji, Tausch, und Scherf, 2012, S. 8)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1) Darstellung des Ethenmoleküls mit der Doppelbindung in der Mitte. Jedes Kohlenstoffatom bildet drei σ-Bindungen durch Überlappung der sp2-Orbitale (schwarz) und eine π-Bindung aus den pz-Orbitalen (rot) (Technische Universität Dresden, 2017)

Entscheidend für die Halbleitereigenschaften sei es, dass die π-Bindung schwächer sei als die σ-Bindung und somit bei ungesättigten Kohlenwasserstoffen die Energielücke zwischen dem höchsten besetzten(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO)und dem niedrigsten unbesetzten Molekülorbital(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO)deutlich kleiner als bei gesättigten Verbindungen sei. (Brütting und Rieß, 2008, S. 34) Superyellow®, der organische Halbleiter, mit dem sich diese Arbeit befasst, weist eine Energielücke von ca. 2,2 eV auf und emittiert gelb-grünes Licht (λmax ca. 540nm). Hierbei handelt es sich umein Polymer mit unterschiedlichen Wiederholungssequenzen, welche in einem gewissen Zahlenverhältnis zueinanderstehen. Das Grundgerüst bildet dabei dasPoly(para-Phenyl-Vinylen) (Abb.2). Da reines PPV unlöslich ist, tragen die Superyellow®- Moleküle zur Verbesserung der Löslichkeit langkettige Alkylreste. (Banerji, Dörschelln, Tausch, und Zepp, 2016, S. 42) Aufgrund des begrenzten Umfangs der Bachelorthesis wird nicht detailliert auf das große Einsatzfeld der organischen Halbleiter eingegangen. Grundsätzlich ermöglicht die organische Halbleitertechnik Bauteile, die gerade in Bezug auf Energieeffizienz deutlich vor anorganischen Halbleitern stehen. Eines der wohl interessantesten Felder ist das der Photoelektronik. Hier finden organische Halbleiter ihren Platz als organische Leuchtdioden in Displays oder als Solarzellen, die auch heute schon einen Wirkungsgrad von elf Prozent erreichen können. (Gissin, 19.12.2016)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2) Strukturansicht Superyellow®

3.2 Oraganische Leuchtdioden

Organische Leuchtdioden sog.OrganicLightEmitingDiode kurz OLED bestehen aus einer oder mehreren organischen Halbleiterschichten5, die sich zwischen zwei Elektroden befinden. Durch Anregung der Valenzelektronen in den organischen Molekülen emittieren diese Licht.

Diesen Vorgang nennt manElektrolumineszenz. Als Halbleiter werden polymere Verbindungen eingesetzt, die über ein ausgedehntes konjugiertes Elektronensystem verfügen. (Nuyken, Samarian, undWurdack, 21.06.2017) Diese können je nach Struktur unterschiedliche Wellenlängen des Lichtes emittieren.

LED‘s (Light Emitting Diodes) sind im Gegensatz zu OLED‘s durch eine p/n-Schicht charakterisiert. Diese besteht aus dotierten anorganischen Atomen. Während der elektrischen Leitung erfolgt ein Übergang von Elektronen aus demLeitungsbanddes n-Leiters in dasValenzbanddes p-Leiters mit gleichzeitiger Emission von Lichtquanten. Die Energie der emittierten Photonen hängt von der Breite der Bandlücke (verbotenen Zone) ab. Durch Mischkristallbildung können somit unterschiedlich farbige LED’s erzeugt werden. Beispielsweise zeigt die Bandlücke von AlAs eine zu überwindende Energiedifferent von 2,16 eV, wodurch das emittierte Licht dem Betrachter gelb erscheint. (Riedel und Meyer, 2013, S. 310–313)

3.2.1 Elektrolumineszenz

Unter Elektrolumineszenz versteht man den Vorgang der Anregung von Lichtemission durch ein elektrisches Feld. Dieser wird in vier Prozesse untergliedert:Ladungsträgerinjektion, Ladungsträgertransport, Rekombination und Desaktivierung des Exziton.Aus dem Fermi-Niveau6 der Kathode (EF, K) werden Elektronen in das LUMO, vom Fermi-Niveau der Anode (EF, A) Defektelektronen auf das HOMO des organischen Halbleiters injiziert. Bei den Anoden- und Kathodenprozessen muss die sog. Shottky-Barriere überwunden werden (Abb.3). Durch das Anlegen einer elektrischen Feldstärke werden die Energieniveaus verzerrt. An der Grenzfläche der Elektrode und desorganischen Halbleiters kommt es ab dersog. onset-Spannung zu einem Ladungsträgertransport. (Nuyken, Samarian, und Wurdack, 28.06.2017)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3) Energiediagramm innerhalb einer Einschicht-OLED (ohne angelegte Spannung)

Unter der Annahme, dass Licht aus kleinsten Teilchen bestünde, wie es Newton im Korpuskularmodell darstellte, kann der Ladungsträgertransport am anschaulichsten erläutert werden. Die Ladungsträger werden unter Wirkung des angelegten elektrischen Feldes zur jeweiligen Gegenelektrode transportiert. Das Modell beschreibt einen "Hüpfprozess" der Elektronen. Dabei laufen vom elektrischen Feld angestoßene Redoxreaktionen ab. Beim Lochtransport sind die neutralen Moleküle und ihre Radikalkationen, beim Elektronentransport die neutralen Moleküle und ihre Radikalanionen beteiligt. Die Beweglichkeit der positiven Ladungslöcher sei in einer Vielzahl organischer Materialien mit ca. 10-6 m2/vs um einiges größer als die Elektronenbeweglichkeit. (Nuyken, Samarian, und Wurdack, 2017b) Durch das Aufeinandertreffen zweier entgegengesetzter Ladungen kommt es zurRekombination. Hierbei wird zu Beginn ein nach außen ungeladenes Elektronen-Loch-Paar, ein sog.Exziton 7, als angeregter Singulettzustand S1 gebildet. Durch dieDesaktivierung des Exzitonskommt es zur Elektrolumineszenz. Während dieses Prozesses geht dieses unter Emission von Licht aus dem angeregten S1 Zustand in den Grundzustand S0 über. (Nuyken, Samarian, und Wurdack, 2017a) Die Wellenlänge und somit die Lichtfarbe hängt von der Energielücke zwischen dem HOMO und dem LUMO des Polymermoleküls ab. (Banerji, Tausch, und Scherf, 2012, S. 9)

In einem anorganischen Halbleiter dominiert zumeist das Halbmetall Silizium, welches vier Valenzelektronen besitzt. Zur Verbesserung der Halbleitereigenschaften wird dieser mit Fremdatome dotiert, also systematisch „verunreinigt“. Durch den Vorgang der Dotierung lassen sich u.a. Lichtfarbe variieren und die Effizienz verbessern. Dies geschieht z.B. mit Bor-, welches drei Valenzelektronen und ein bewegliches Elektronenloch aufweist und Phosphoratomen, die fünf Valenzelektronen besitzen, von denen eines beweglich ist (Abb.4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4) Beispielhafte Modelldarstellung der Rekombination mit einem Bor- und Phosphoratom

Durch die Anlegung einer Spannung in Durchlassrichtung findet eine Ladungsverschiebung statt, in dem das bewegliche Elektron des Phosphoratoms und das Elektronenloch des Boratoms miteinander im Leitungsband rekombinieren, wobei Energie in Form von intramolekularen strahlungslosen Schwingungen (Erhöhung der Temperatur) oder durch Emission elektromagnetischer Strahlung (Lichtemission) abgegeben wird. Durch den Energieverlust des Atoms „fällt“ dies in das Valenzband (Grundzustand S0) zurück.

3.2.2 Aufbau der OLED’s

Eine OLED besteht in ihrer einfachsten Form aus zwei Elektroden zwischen denen ein organischer Halbleiter eingebettet ist (Abb.5). Dabei besteht die Kathode überwiegend aus einem unedlen Metall wie z.B. Aluminium, Calcium oder Magnesium. (Banerji, 2012, S. 20)8

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5) Schematischer Aufbau und Funktionsprinzip einer Einschicht-organischen- Leuchtdiode (Nuyken, Samarian, und Wurdack, 01.07.2017)

Die Anode besteht aus einem Glas oder einem Polymer, welches mit einer dünnen Schicht eines transparenten leitfähigen Oxids wie z.B. ITO (Indium Tin Oxide) beschichtet ist9. Die Struktureigenschaften des Polymers bestimmen die Energie der elektromagnetischen Strahlung und somit die Farbe des emittierten Lichts.

Es ist nun möglich die OLED als Leuchtmittel oder als Display zu nutzen. Als Leuchtmittel kann diese, wie auch LED’s oder Glühbirnen, als elektrisches Betriebsmittel Licht erzeugen, welches dem Nutzer zur Beleuchtung des Raumes dienen kann. Dabei können nicht nur auf Einschicht-, sondern auch auf Mehrschicht-OLED’s10 zurückgegriffen werden, die den kompletten RGB Farbraum abdecken. Das OLED’s nicht nur als bloße Lampe zur Beleuchtung des Wohnzimmers eingesetzt werden können, zeigte BMW während der CES 2015. Hier wurde der neue BMW M4 GTS vorgestellt, welcher über OLED Rückleuchten verfügen soll (Abb.6).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6) OLED Rücklicht des neuenBMW M4 GTS (Baumann, 2015)

Auch heute sind bereits OLED-Displays in Fernsehgeräten und Smartphones enthalten. Diese setzten sich aus Mehrschichten-OLED’s zusammen. Hierbei gibt es zwei grundsätzliche Varianten der Lichtemission. Zum einen das direkt RGB emittierende OLED-Display und zum anderen das weiß emittierende OLED-Display mit Farbfilter (Abb.7). Das direkt RGB emittierende OLED-Display verwendet für jedes Subpixel ein eigenes OLED-Paket mit den jeweiligen Licht emittierenden Schichten. Das weiß leuchtende OLED Paket wird von mehreren Pixel- Anoden angesteuert. Die einzelnen Subpixel besäßen RGB Filter, über welche die Pixelfarbe passiv "ermischt" werden könne. (Ubbens, 26.07.2017a)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7) Schematische Darstellung eines Direkt RGB-emittierendes OLED-Display (links) und eines Weiß-emittierende OLED mit Farbfiltern (rechts) (Ubbens, 26.07.2017b)

3.2.3 Unterschied OLED Display und LCD

Als Einleitung sollen an dieser Stelle die beiden gängigen Ansteuerungsvarianten dargestellt werden. Aufgrund des begrenzten Umfangs und der stark ausgereiften

Ansteuerungstechnik eines LC-Displays wird dies nur kurz angeschnitten.

Ein Passivmatrix-Display besteht aus einem Array, welches eng nebeneinanderliegende Leiterbahnen beinhaltet, die orthogonal versetzt angeordnet sind. (ebd.) Die Kreuzpunkte der Anoden- und Kathodenreihen (Abb.8) bilden die Pixel. Zur Erzeugung des Bildes wird eine Spannung an die Elektroden angelegt, bei der Strom durch den ausgewählten Pixel fließt. (Nuyken, Samarian, und Wurdack, 27.06.2017) Solange eine geringe Auflösung wie QVGA (320 x 240 Pixel) verwendet würde, sei diese kostengünstige Displayart einsetzbar. Bei hochauflösenden FHD (1920 x 1080 Pixel) oder 4K (3840 x 2160 Pixel) Displays, ist sie jedoch auf Grund des hohen Spannungsabfalls nicht geeignet. Dieser führe zu einem ungewollten Ansprechen von benachbarten Pixeln, welche auf der gleichen Anoden- bzw. Kathodenlinie liegen. Daher verwende man bei oben genannten hochauflösenden Displays die aktive Ansteuerung. (Banerji, 2012, S. 33)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8) Schematische Darstellung einesPassivmatrix-Displays (ebd.)

In Aktivmatrix-Displays hat jeder Pixel bzw. Subpixel einen eigenen Ansteuerkreis. Jedem Pixel ist somit ein eigener Transistor und Kondensator vorgeschaltet. Die Anodenleitungen werden mit einer schwachen Spannung belegt, die jedoch nur die Transistoren ansteuert. Empfängt nun der Transistor11 ein Signal vom sogenannten Zeilentreiber an seinem Gate, leitet er den von der Kathodenleitung bereitgestellten Schaltstrom von der Source zum Drain.

[...]


1Die blauen Kompetenzen finden sich in den Tabellen der Kompetenzerwartung im Fach Informatik. Die grünen Kompetenzen finden sich in den Tabellen der Kompetenzerwartung in den Fächern Chemie und Physik.

2Eine detaillierte Darstellung der Gemeinsamkeiten findet sich in Tabelle 16 im Anhang.

3Die verbotene Zone von einem Siliziumatom liegt bei ca. 1,1 eV.

4Der Transistor wurde 1947 von den Bell Laboratories in den Vereinigten Staaten erfunden. W.B. Shokley, W.H. Brattain und J. Bardeen erhielten 1956 den Nobelpreis für dessen Entwicklung. (Meschede, 2015, S. 907)

5Ein Beispiel einer solchen organischen Halbleiterschicht und deren Struktur ist in Kapitel 3.1 in Abbildung 2 dargestellt. Hier wird kurz auf die Eigenschaften des Polymers Superyellow® eingegangen.

6Das Fermi-Niveau beschreibt die Energie, bei der die Zustände durch Teilchen mit halbzahligen Spin bei einer Temperatur T= 0 K besetzt werden.

7In Absorptions- und Emissionsspektren von Isolatoren oder kristallinen Halbleitern treten durch die gequantelten Energieniveaus des Exzitons zusätzliche Linien auf.

8Im konzeptionellen Teil entspricht die Kathode dem Galinstan einer Legierung aus den Metallen Gallium, Indium und Zinn, welche bei Raumtemperatur flüssig ist.

9Anstelle eine ITO-Glases wird im konzeptionellen Teil auf FTO-Glas zurückgegriffen. Dies ist mit Fluor dotiert und wird aufgrund der Kostenersparnis gegenüber dem ITO-Gals bevorzugt

10Diese bestehen aus einer Emitterschicht und einer bestimmten Anzahl von Lochtransportschichten, mit unterschiedlichen Lochtransportmaterialien.

11Hierbei handelt es sich um einen Thinfilmtransistor. Dieser stellt eine transparente dünne Schicht auf einem Glasträger dar und gehört zu den sogenannten MOS-Feldeffekttransistoren. (Schnabel, 26.06.2017)

[...]

Ende der Leseprobe aus 106 Seiten

Details

Titel
Experimentell-didaktische Erschließung von Modell-OLED-Displays mit Arduino
Untertitel
Eine interdisziplinäre Erweiterung der OLED-Thematik
Hochschule
Universität zu Köln  (Institut für Chemiedidaktik)
Note
1,0
Autor
Jahr
2017
Seiten
106
Katalognummer
V456805
ISBN (eBook)
9783668870734
ISBN (Buch)
9783668870741
Sprache
Deutsch
Schlagworte
OLED, organisch, Leuchtdioden, Chemie, Didaktik, Arduino, Display, Expreiment, interdisziplinär, ArdOLED, Schulrelevanz, Kernlehrplan, NRW, Kompetenzerwartung, Informatik, Physik, Halbleiter, Elektrolumineszenz, Aufbau, Unterschied OLED LCD, LED, LCD, Programmierung, Steuerung, Entwicklung, Lernmaterial, Gute Schule 2020, Tablett, Smartphone, Elektronik, Naturwissenschaft, Samarian, Wurdack, C't
Arbeit zitieren
Maurice Gangl (Autor), 2017, Experimentell-didaktische Erschließung von Modell-OLED-Displays mit Arduino, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/456805

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