Os diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) em breve mostrarão nosso mundo sob uma nova luz:os dias das pequenas fontes de luz estão contados; no futuro, paredes inteiras, tetos, fachadas e exteriores de carros iluminarão nossas vidas. A Empa está explorando o desenvolvimento de OLED como uma nova área de pesquisa.

Diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) são as fontes de luz do futuro. Pintura luminescente em carros, paredes coloridas da sala de estar e tetos da cozinha que se iluminam, outdoors de um tipo muito diferente - tudo isso agora será concebível. No ano passado, o projeto TREASORES da UE, coordenado pela Empa, criado flexível, eletrodos transparentes, a base para flexível, OLEDs roláveis. Adquirir a experiência para fabricar e funcionalizar as estruturas de várias camadas de fontes de luz de OLEDs é o próximo passo à frente. Afinal, fabricar um papel de parede com iluminação homogênea não é nada trivial. Assim, a especialização da indústria é urgentemente necessária.

Anand Verma traz essa experiência e know-how para a mesa. Ele começou sua carreira como impressor profissional convencional na India Today, após obter o bacharelado em engenharia em tecnologia de impressão e mídia pelo Manipal Insititute of Technology. Ele estendeu seus conhecimentos para o campo de desenvolvimento da eletrônica impressa, obtendo um mestrado na Universidade de Tecnologia de Chemnitz (Alemanha). Com seu extenso trabalho de pesquisa sobre OLEDs em cooperação com o Holst Centre em Eindhoven (Holanda), Novaled (Alemanha) e Cynora GmbH (Alemanha), ele ganhou experiência para desenvolver tintas e novos processos de impressão para a fabricação de OLED.

Na Empa, como especialista em revestimento / impressão, sua área de pesquisa envolve o desenvolvimento de revestimento úmido e impressão para o Coating Competence Center (CCC). No CCC, ele trabalha na impressão de células solares de perovskita, atuadores, e similar. Além do mais, ele continua a explorar a impressão de OLEDs flexíveis em vários substratos. "Posso estimar as arquiteturas de camada ideais, que funcionará em OLEDs dependendo dos substratos sendo investigados, "diz Verma." Portanto, também conheço os parâmetros do processo que precisam ser otimizados, além da composição da tinta. "

Camadas ultrafinas

A maioria das fontes de luz com as quais estamos familiarizados são fontes pontuais de luz ou tubos de néon. OLEDs, por outro lado, são luzes de superfície. "Se você olhar para a estrutura OLED, "explica o pesquisador da Empa, "eles consistem em múltiplas camadas nanométricas". O ânodo carregado positivamente geralmente consiste em óxido de índio e estanho transparente (ITO), que pode ser usado para produzir janelas ou películas eletricamente condutoras. Isso é seguido por uma camada semicondutora orgânica (poli 3, Poliestirenossulfonato de 4-etilenodioxitiofeno, PEDOT:PSS), uma camada emissora de luz (Super Amarelo, cor fluorescente), cálcio para a função de trabalho e um cátodo, geralmente feito de alumínio.

A produção de um lote de OLEDs leva até três dias. Em primeiro lugar, é importante limpar o substrato ITO com cuidado, pois até mesmo pequenas partículas aparecerão no produto acabado mais tarde - especialmente porque as camadas têm apenas alguns nanômetros de espessura. A arquitetura de camada eletronicamente e morfologicamente estável diferencia entre um OLED de bom e mau desempenho:"Geralmente, quanto mais finas as camadas, quanto maior o risco de não homogeneidade durante o revestimento úmido. Por outro lado:se as camadas forem mais espessas, uma voltagem de ativação mais alta é necessária para atingir a mesma luminosidade, "diz Verma.

Plasma cria uma cor suave

Após a fase de limpeza, o substrato é tratado com um plasma de oxigênio:é bombardeado com íons para aumentar a energia de superfície, o que facilita o comportamento de umedecimento das tintas, obtendo assim uma camada homogênea. É importante que a energia da superfície do substrato seja maior do que a da tinta que está sendo revestida. "Dependendo da energia superficial do material e da tensão superficial da tinta, ou molha a superfície ou a desidrata. Contudo, em alguns casos, o tratamento do substrato não é suficiente. Ao produzir a tinta - para a próxima camada de material - a Verma primeiro tem que descobrir o solvente certo na concentração ideal para atingir o nível de energia de superfície desejado, espessura e morfologia necessárias. Além disso, o solvente deve ser o mais amigo do ambiente possível. "Se escolhermos clorofórmio, por exemplo, "diz Verma, "isso teria um impacto prejudicial à saúde durante a fase de produção, porque grandes quantidades dele são necessárias." Uma das tintas utilizadas é a Super Amarela. A camada mais importante é a que emite luz. É fundamental que o pesquisador já faça essa tinta com 24 horas de antecedência, pois leva muito tempo para o solvente se dissolver no corante. Em contraste com as camadas anteriores, o cálcio e, subsequentemente, o alumínio são evaporados a vácuo. Para fazer isso, o especialista em impressão deve usar um porta-luvas incluindo uma câmara de vácuo para evitar a oxidação do cálcio. Por que optar por um metal tão sensível? "Você também pode usar um diferente. Mas todos aqueles que são candidatos adequados estão no mesmo grupo na tabela periódica; todos eles oxidam."

Protegido de oxigênio e umidade

Para usar os dispositivos fabricados em condições ambientais, A Verma precisa encapsular o OLED acabado para protegê-lo da oxidação e da umidade. Isso requer outra camada de filme transparente ou vidro e cola especial, que endurece sob a influência da luz ultravioleta.

Os testes envolvendo os diferentes substratos e portadores para esses OLEDs flexíveis serão executados até que os demonstradores da Empa acendam de forma confiável. Anand Verma já está pensando no próximo passo:"Os dispositivos de impressão e revestimento do novo Centro de Competência de Revestimento da Empa já seriam capazes de produzir padrões ou superfícies OLED em maior escala." A iluminação do laboratório está ao seu alcance.