Przygotowane z roztworu OLED torują drogę przyszłym zastosowaniom oświetleniowym
Dzięki bezpośredniemu wsparciu z projektu PI-SCALE – którego zadanie polega na stworzeniu linii pilotażowych w celu produkcji elastycznych OLED z wykorzystaniem metod osadzania R2R (roll-to-roll) – w ramach SOLEDLIGHT (Solution Processed OLEDs for Lighting) z powodzeniem opracowano wielowarstwowe OLED, których sprawność energetyczna sięga 20 lm/W. Mimo iż nie dorównują jeszcze odpowiednikom próżniowym, nowe diody mają szansę na osiągnięcie 100 lm/W i okres trwałości powyżej 15 000 godzin przed końcem projektu. Dr Henk Bolink, naukowiec z Uniwersytetu w Walencji i koordynator projektu SOLEDLIGHT, omawia dotychczasowe osiągnięcia projektu i ich potencjał, w szczególności w zastosowaniach oświetleniowych i motoryzacyjnych. W jaki sposób wasz projekt przynosi potencjalne rozwiązanie problemu kosztów oświetlenia OLED? Drukowane lub powlekane wielowarstwowe OLED łączą atuty wysokiej sprawności z wysokowydajnymi metodami osadzania, które są efektywne pod względem zużycia materiałów. Ponadto początkowe nakłady inwestycyjne są niższe w porównaniu do procesów osadzania próżniowego, które są w branży standardem. Jak się przedstawia sprawność i trwałość OLED? Jak wypadają w porównaniu do alternatywnych wariantów? Przygotowane z roztworu OLED, opracowane w ramach SOLEDLIGHT, nie dorównują jeszcze odpowiednikom próżniowym. Pierwsze OLED przygotowywane w pełni z roztworu, składające się z pięciu aktywnych warstw, zostały z powodzeniem wytworzone i osiągnęły 20 lm/W. Czy może nam pan zdradzić więcej szczegółów na temat technologii i procesów produkcji? Nasze podejście do OLED przygotowywanych w pełni z roztworu jest dwutorowe i opiera się na wiązanych poprzecznie warstwach i oktogonalnych rozpuszczalnikach. Wykorzystana linia do nakładania powłok R2R (roll-to-roll), dostępna w Holst Centre na potrzeby B+R, składa się z dwóch stacji do nakładania powłok w kompaktowym pomieszczeniu czystym. Obejmuje dwa zamknięte piece suszarnicze, jeden 20-metrowy, a drugi 10-metrowy, na powietrze lub atmosferę gazów obojętnych, usytuowane poza pomieszczeniem czystym. Dwie maszyny do powlekania i suszarki są połączone na jednej linii za pomocą specjalnego sieciowego systemu transportowego, który umożliwia obsługę substratów bez dotykania czułej powierzchni, na którą nakładana jest powłoka. Dlaczego wybraliście właśnie tę linię produkcyjną? Jednym z celów projektu SOLEDLIGHT było zademonstrowanie wysokowydajnej, wielkopowierzchniowej produkcji OLED za pomocą technologii opartych na roztworach. Linia do nakładania powłok R2R, opracowana w ramach projektu PI-SCALE w Holst Centre, jest unikatowa na skalę Europy ze względu na swoją zdolność do nakładania funkcjonalnych tuszy OLED na dużych powierzchniach z dużą prędkością. Analizy ekonomiczne pokazują, że masowa produkcja elementów oświetlenia OLED w konkurencyjnych rynkowo cenach wymaga roztworów, gdyż przewiduje się, że powlekanie próżniowe będzie zdecydowanie zbyt kosztowne (sytuacja ma się jednak z goła inaczej w przypadku zastosowań w wyświetlaczach). Linia R2R odpowiadała zatem doskonale potrzebom naszego projektu. Jakie są główne wnioski? Sukces produkcji OLED za pomocą technik R2R opartych na roztworach jest w dużej mierze uzależniony od dokładnych proporcji używanych materiałów, zwłaszcza ich stabilności chemicznej / czułości na czynniki środowiskowe, takie jak woda i tlen, które mogą potencjalnie spowodować ich degradację i wpłynąć na sprawność urządzeń. To znacznie poważniejszy problem w produkcji R2R niż w przypadku przetwarzania S2S (sheet-to-sheet), w którym kompletne wykluczenie oddziaływania otaczającej atmosfery można znacznie łatwiej osiągnąć. Kiedy dostępne są wystarczająco stabilne systemy materiałowe, proces R2R można przeprowadzić bez poświęcania jakości końcowych urządzeń OLED w porównaniu do produkcji S2S. Jakie trudności napotkaliście i jak się z nimi uporaliście? Warstwy luminescencyjne, składające się z materiałów o niskiej wadze molekularnej, trudno chronić przed późniejszym osadzaniem warstwy w procesach mokrych. Dzięki wykorzystaniu połączenia komponentów wiązanych poprzecznie i rozpuszczalników ortogonalnych, byliśmy w stanie wytworzyć OLED w pełni z roztworu. Jakie są wasze plany związane z komercjalizacją po zakończeniu projektu? SOLEDLIGHT ma dwóch partnerów przemysłowych – OSRAM OLED GmbH i Solvay – a także Open Innovation Centre Holst. OSRAM koncentruje się aktualnie na OLED na potrzeby motoryzacyjne, niemniej kontynuuje swoje prace w branży oświetlenia ogólnego. OLED przygotowywane z roztworu i techniki R2R są postrzegane, w obydwu dziedzinach zastosowań, jako przyszłe alternatywy wobec uznanego procesu naparowywania. Niektóre materiały i/lub technologie opracowane w ramach SOLEDLIGHT mogą zostać włączone do linii pilotażowej OLED projektu PI-SCALE, mieszczącej się w Holst Centre, który to ośrodek ma się rozwinąć w samowystarczalny podmiot handlowy, po początkowym okresie finansowania ze środków UE. SOLEDLIGHT strona projektu w serwisie CORDIS
Kraje
Hiszpania