Los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) pronto mostrarán nuestro mundo bajo una nueva luz:los días de las pequeñas fuentes de luz están contados; en el futuro, paredes enteras, techos las fachadas y los exteriores de los coches iluminarán nuestras vidas. Empa está explorando el desarrollo de OLED como una nueva área de investigación.

Los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) son las fuentes de luz del futuro. Pintura luminiscente en automóviles, paredes coloridas de la sala de estar y techos de la cocina que se iluminan, vallas publicitarias de un tipo muy diferente:todo esto ahora será concebible. El año pasado, el proyecto de la UE TREASORES, coordinado por Empa, creado flexible, electrodos transparentes, la base de la flexibilidad, OLED enrollables. Adquirir la experiencia para fabricar y funcionalizar las estructuras de múltiples capas de las fuentes de luz OLED es el siguiente paso adelante. Después de todo, fabricar un papel pintado con iluminación homogénea no es nada trivial. Por lo tanto, Se necesita con urgencia la experiencia de la industria.

Anand Verma aporta estos conocimientos y experiencia a la mesa. Comenzó su carrera como impresor convencional profesional en India Today después de obtener una licenciatura en ingeniería en tecnología de impresión y medios de Manipal Insititute of Technology. Amplió sus conocimientos al campo en desarrollo de la electrónica impresa al obtener una maestría en la Universidad Tecnológica de Chemnitz (Alemania). Con su extenso trabajo de investigación sobre OLED en cooperación con Holst Center en Eindhoven (Países Bajos), Novaled (Alemania) y Cynora GmbH (Alemania), adquirió experiencia para desarrollar tintas y nuevos procesos de impresión para la fabricación de OLED.

En Empa, como experto en revestimiento / impresión, su área de investigación incluye el desarrollo de revestimiento húmedo e impresión para el Coating Competence Center (CCC). En CCC, trabaja en la impresión de células solares de perovskita, actuadores, y similares. Además, continúa explorando la impresión de OLED flexibles en varios sustratos. "Puedo estimar arquitecturas de capa óptimas, que funcionará en OLED según los sustratos que se investiguen, "dice Verma." Así que también conozco los parámetros del proceso que deben optimizarse además de la composición de la tinta ".

Capas ultrafinas

La mayoría de las fuentes de luz con las que estamos familiarizados son fuentes de luz puntuales o tubos de neón. OLED, por otra parte, son luces de superficie. "Si miras la estructura OLED, "explica el investigador de Empa, "Consisten en múltiples capas delgadas en nanómetros". El ánodo cargado positivamente generalmente consiste en óxido de indio y estaño transparente (ITO), que se puede utilizar para producir ventanas o películas conductoras de electricidad. A esto le sigue una capa semiconductora orgánica (poli 3, Poliestirenosulfonato de 4-etilendioxitiofeno, PEDOT:PSS), una capa emisora ​​de luz (Super Yellow, color fluorescente), calcio para la función laboral y un cátodo, generalmente de aluminio.

Se necesitan hasta tres días para producir un lote de OLED. En primer lugar, Es importante limpiar el sustrato ITO con cuidado, ya que incluso pequeñas manchas aparecerán en el producto terminado más adelante, especialmente porque las capas tienen solo unos pocos nanómetros de espesor. La arquitectura de capas estable desde el punto de vista electrónico y morfológico diferencia entre un OLED de buen y mal rendimiento:"Generalmente, cuanto más delgadas son las capas, mayor es el riesgo de falta de homogeneidad durante el recubrimiento húmedo. Por otro lado:si las capas son más gruesas, se necesita un voltaje de encendido más alto para lograr la misma luminosidad, "dice Verma.

El plasma crea un color suave

Después de la fase de limpieza, el sustrato se trata con un plasma de oxígeno:se bombardea con iones para aumentar la energía superficial, lo que facilita el comportamiento humectante de las tintas obteniendo así una capa homogénea. Es importante que la energía de la superficie del sustrato sea mayor que la de la tinta que se está recubriendo. "Dependiendo de la energía superficial del material y la tensión superficial de la tinta, moja la superficie o la deshumedece. Sin embargo, en algunos casos, tratar el sustrato no es suficiente. Al producir la tinta, para la siguiente capa de material, Verma primero tiene que elaborar el solvente correcto en la concentración ideal para lograr el nivel de energía superficial deseado. espesor y morfología requeridos. Es más, el disolvente debe ser lo más ecológico posible. "Si elegimos el cloroformo, por ejemplo, "dice Verma, "esto tendría un impacto nocivo en la salud durante la fase de producción porque se requieren cantidades bastante altas". Una de las tintas utilizadas es Super Yellow. La capa más importante es la que emite luz. Es fundamental que el investigador elabore esta tinta con 24 horas de anticipación, ya que el disolvente tarda ese tiempo en disolverse en el tinte. A diferencia de las capas anteriores, el calcio y posteriormente el aluminio se evaporan al vacío. Para hacerlo el especialista en impresión debe utilizar una guantera que incluya una cámara de vacío para evitar la oxidación del calcio. ¿Por qué optar por un metal tan sensible? "También podría usar uno diferente. Pero todos los que son candidatos adecuados están en el mismo grupo en la tabla periódica; todos se oxidan".

Protegido del oxígeno y la humedad.

Para utilizar los dispositivos fabricados en condiciones ambientales, Verma tiene que encapsular el OLED terminado para protegerlo de la oxidación y la humedad. Esto requiere otra capa de película transparente o vidrio y pegamento especial, que se endurece bajo la influencia de la luz ultravioleta.

Las pruebas que involucran los diferentes sustratos y los portadores para estos OLED flexibles se ejecutarán hasta que los demostradores de Empa se enciendan de manera confiable. Anand Verma ya está pensando en el siguiente paso:"Los dispositivos de impresión y recubrimiento en el nuevo Centro de Competencia de Recubrimientos de Empa ya serían capaces de producir patrones o superficies OLED a mayor escala". La iluminación del laboratorio está al alcance.