BMBF-projekt NEMO: Kutatás új OLED anyagokról Merck irányításával sikeresen lezárult

BMBF-projekt NEMO: Kutatás új OLED anyagokról Merck irányításával sikeresen befejeződött

Három év intenzív kutatás után az új, oldható formában feldolgozható anyagokra az OLED-ek (Organikus Fénykibocsátó Diódák) területén a Merck, tíz más ipari és egyetemi partnerrel együtt sikeresen befejezte a Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium (BMBF) támogatásával megvalósuló „Új anyagok OLED-ekhez oldatból” (NEMO) című projektet. Az újonnan kifejlesztett anyagokat most már nagy felületeken alkalmazható OLED-alkatrészekbe lehet integrálni például televíziókhoz, világító kijelzőkhöz és világítási megoldásokhoz tárgyak vagy helyiségek számára. Ezek elsősorban nyomtatási folyamatokra alkalmasak, amelyek magas anyaghasznosításuk miatt a hagyományos elpárologtatásos gyártási folyamatokhoz képest költséghatékonyabb OLED-előállítást tesznek lehetővé. A projekt összköltségvetése 29 millió euró volt. A Merck vezette az egységes konzorciumot, amely tizenegy partnert fogott össze.

A Merck ebben a projektben új, foszforeszkáló anyagokat fejlesztett ki és tesztelt piros, zöld és kék alkalmazásokhoz. Például a kifejlesztett anyagok élettartama a kiindulási fényesség 50%-ánál (= tartósság működés közben) a zöld háromértékű emissziós anyagok esetében 10 000 óráról több mint 200 000 órára növekedett, miközben ezen anyagok hatékonysága 30 cd/A-ról több mint 70 cd/A-ra emelkedett (Candela/Amper) 1000 cd/m² fényességnél.

„A projekt sikeres eredménye nagy és fontos lépés a nyomtatható anyagrendszerek terén, rendkívül jó teljesítménnyel” – mondja Dr. Udo Heider, aki a Mercknél az OLED üzletág vezetője. „Ezzel költséghatékony gyártási folyamatokat teszünk lehetővé ügyfeleink számára, amelyek a gyártási anyagveszteség csökkenésével végső soron a környezetnek is használnak.”

A projekt kiterjedt az olyan fénykibocsátó anyagokra, amelyek oldatból feldolgozhatók, a töltésszállító anyagokra, valamint új ragasztókra, amelyek megbízható módon zárják az egyes OLED-alkatrészeket. Emellett fizikai vizsgálatokat is végeztek az anyagokon és az OLED-alkatrészeken, amelyek bővített ismereteket nyújtanak a jövőbeni anyagfejlesztéshez.

A projektben részt vevő cégek és intézmények a Merck mellett a Berlini Humboldt-Universität, a Delo Industrie Klebstoffe, az Enthone GmbH, a Fraunhofer Polimerkutató Intézet (IAP), a Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG, a Potsdami Egyetem, a Regensburgi Egyetem és a Tübingeni Egyetem voltak.

Berlin Humboldt-Universität
A berlini Humboldt-Universitáson moduláris szintézis stratégiák segítségével új típusú elektrontranszport anyagokat állítottak elő és teszteltek.

DELO Industrie Klebstoffe
A vállalat alacsony vízgőzáteresztő képességű ragasztókat fejlesztett a lapos záróbevonatokhoz. A kutatások egyik fő iránya a ragasztó kompatibilitásának optimalizálása volt az OLED-anyagokkal. Megfelelő ragasztórendszereket azonosítottak, és jelentős csökkenést értek el a hibás részek számában az alkatrészeken. A kifejlesztett rendszereket alaposan jellemezték.

Enthone GmbH (korábban Ormecon)
Az Enthone Nano Science Centerben Ammersbekben fejlesztettek ki diszperziókat az elektromosan vezető poli(amin) szálakból, amelyekből töltésszállító rétegeket készítettek OLED-ekhez. Ezek a kijelzők ugyanolyan elektromos tulajdonságokkal rendelkeztek, mint a korábban használt anyagok.
Az OLED-alkatrészek jellemzéséhez a Merck által előállított OLED-ek impedancia spektroszkópiával kerültek vizsgálatra. Azonosítottak instabil területeket, amelyek a OLED-ek rövid élettartamáért felelősek. Továbbá az impedancia mérésekből előrejelzéseket lehetett tenni az élettartamra rövid ideig terhelve kijelzők esetében.

Fraunhofer Intézet az Alkalmazott Polimerkutatásért (IAP)
A Potsdami Fraunhofer Intézet (IAP) polimeralapú foszforeszkáló rendszereket fejlesztett zöld és piros Merck-emissziókhoz. Megfelelő töltésszállító molekulákat kötöttek egy polimer főlánc oldalcsoportjához, és bebizonyították, hogy ez hasonló vagy akár jobb teljesítményparamétereket és élettartamokat eredményez, mint a korábban oldható kis molekulák. A „Zöld” alkalmazásnál 61 cd/A áramhatékonyság és 66 000 óra élettartam volt elérhető 1000 cd/m² fényerőnél.

Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG (korábban H.C. Starck Clevios GmbH)
A vállalat új anyagokat fejlesztett közbenső rétegekhez, amelyek javítják a töltésszállítók injektálását az anódról a LED-emissziós rétegre, és hozzájárulnak az alkatrészek élettartamának növeléséhez. A lyukbeviteli rétegek kilépési munkája most széles tartományban, 4,8–6,1 eV között állítható be. Vízoldható polimer ellenionokat fejlesztettek ki, amelyek segítségével első alkalommal vízmentes PEDOT anyagokat lehetett megvalósítani. Egyidejűleg dolgoztak átlátszó elektródákon, amelyek oldatból leválaszthatók, és hozzájárulhatnak az OLED-ek költségeinek csökkentéséhez. A PEDOT:PSS-filmek vezetőképességét tovább növelték. Első ITO-mentes OLED-lámpákat valósítottak meg. Szitázott ezüst vonalakkal kombinálva OLED felületi sugárzókat hoztak létre, amelyek nem mutattak látható fényességcsökkenést a peremtől a középpontig.

Potsdami Egyetem
A Potsdami Egyetem kutatói vizsgálták az anyagok fizikai tulajdonságait, mint a töltésszállítás és az excitációs dinamika, az új szintetizált anyagokban és a kész alkatrészben. Álló- és átmeneti szimulációk segítségével információkat szereztek arról, hogy mely folyamatok korlátozzák a fénykibocsátó diódák hatékonyságát, illetve melyek határozzák meg az alkatrészek öregedését.

Regensburgi Egyetem (két tanszékkel képviselve)
Yersin professzor csoportja új emissziós osztályokat fejlesztett ki, erős és gyenge fém-fém kölcsönhatással, amelyek mutatják a Regensburgban felfedezett szinglet-harvesting effektust. Ez lehetővé teszi nagyon hatékony emissziók létrehozását OLED-ekhez rendkívül olcsó réz-komplexek felhasználásával. A szinglet-harvesting kutatásokat, melyeket új, réz-komplexekből készült emissziókkal végeztek, 2012 áprilisában nemzetközi „SPIE Organic Photonics” konferencián Brüsszelben innovációs díjjal ismerték el.
Ezenkívül Kónig professzor csoportja egyszerű, kombinatorikus szintézis protokollt alkalmazva szintetizált emissziók könyvtárát. Egy szűrő rendszert fejlesztettek ki, amely gyors és szinte automatikus azonosítást és jellemzést tesz lehetővé az egyes emissziók és azok fotostabilitásának vizsgálatára. Így vizsgálni lehetett sok anyag degradációs viselkedését, és következtetéseket lehetett levonni különböző lebomlási mechanizmusokra.

Tübingeni Egyetem (két tanszékkel képviselve)
A Tübingeni csoportok új, fémorganikus komplex vegyületeket állítottak elő, amelyek fénykibocsátó molekuláként alkalmazhatók az OLED-ekben. Kémiai szintézis során koordinációs vegyületeket állítottak elő ródium, irídium, palládium, platina, réz, ezüst és arany fémekkel, és új, ígéretes vezető struktúrákat hoztak létre emissziós anyagok számára.
A Merck KGaA sajtóközleményei a publikációval egy időben az interneten keresztül e-mailben is eljutnak. Használja a http://www.newsabo.merck.de webcímet, hogy online regisztráljon, módosítsa a kiválasztott beállításokat vagy lemondja a szolgáltatást.