Projekt BMBF NEMO: Badanie nowych materiałów OLED pod kierownictwem Merck zakończone sukcesem

Projekt BMBF NEMO: Badanie nowych materiałów OLED pod kierownictwem Merck pomyślnie zakończone

Po trzech latach intensywnych badań w dziedzinie nowych, rozpuszczalnych materiałów do procesowania w formie rozpuszczalnej dla OLED-ów (Organicznych Diody Emitujące Światło), Merck wraz z dziesięcioma innymi partnerami z przemysłu i uczelni zakończył pomyślnie projekt „Nowe materiały do OLED-ów z rozpuszczalnika” (NEMO), finansowany przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF). Nowo opracowane materiały mogą być teraz wykorzystywane w dużych panelach OLED, np. do telewizorów, podświetlanych wyświetlaczy i w oświetleniu obiektów lub pomieszczeń. Są one szczególnie odpowiednie do procesów drukowania, które ze względu na wysokie wykorzystanie materiału w porównaniu do tradycyjnych procesów z użyciem metod odparowania, umożliwiają tańszą produkcję OLED-ów. Całkowity budżet projektu wyniósł 29 mln €. Merck kierował konsorcjum składającym się z jedenastu partnerów.

Merck opracował i przetestował w ramach tego projektu nowe, fosforescencyjne materiały do zastosowań czerwonych, zielonych i niebieskich. Na przykład, wy extrapolowana żywotność dla zielonych materiałów emiterów tripletowych z 10 000 godzin (przy początkowej jasności) do ponad 200 000 godzin, przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności tych materiałów z 30 cd/A do ponad 70 cd/A (kandela/amper) przy jasności 1000 cd/m².

„Sukces projektu jest dużym i ważnym krokiem dla drukowalnych systemów materiałowych o bardzo dobrych parametrach wydajności”, mówi Dr Udo Heider, kierujący działem OLED w Merck. „Dzięki temu umożliwiamy naszym klientom kosztowo efektywne procesy produkcyjne, które dzięki niskim stratom materiałów w produkcji korzystnie wpływają również na środowisko.”

Zakres projektu obejmował materiały emitujące światło, które można przetwarzać z rozpuszczalników, materiały transportujące ładunek, a także nowe kleje do niezawodnego enkapsulowania każdego elementu OLED. Dodatkowo przeprowadzono badania fizyczne materiałów i elementów OLED, co pozwala na lepsze zrozumienie przyszłego rozwoju materiałów.

Oprócz Merck, w projekcie brały udział następujące firmy i instytucje: Uniwersytet Humboldtów w Berlinie, Delo Industrie Klebstoffe, Enthone GmbH, Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG, Uniwersytet w Poczdamie, Uniwersytet w Ratyzbonie oraz Uniwersytet w Tübingen.

Uniwersytet Humboldtów w Berlinie
Na Uniwersytecie Humboldtów w Berlinie za pomocą modularnych strategii syntezy opracowano i przetestowano nowe materiały do transportu elektronów.

Delo Industrie Klebstoffe
Firma zajmowała się rozwojem klejów o niskiej przepuszczalności pary wodnej do płaskiego enkapsulowania. Kluczowym elementem prac była optymalizacja kompatybilności kleju z materiałami OLED. Zidentyfikowano odpowiednie systemy klejowe i osiągnięto wyraźną redukcję defektów w elementach. Opracowane systemy zostały szczegółowo scharakteryzowane.

Enthone GmbH (dawniej Ormecon)
W Centrum Nano Science Enthone w Ammersbek opracowano dyspersje przewodzącego polimeru polianiliny, z których wytwarzano warstwy nośników ładunku do OLED-ów. Takie wyświetlacze wykazywały porównywalne właściwości elektryczne do tych z użyciem dotychczas stosowanego materiału.
Do charakterystyki elementów OLED przeprowadzono badania impedancyjne na OLED-ach przygotowanych przez Merck. Zidentyfikowano niestabilne obszary odpowiedzialne za krótką żywotność OLED-ów. Ponadto na podstawie pomiarów impedancyjnych na wyświetlaczach obciążonych krótkotrwale można było przewidywać ich żywotność.

Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP
Fraunhofer IAP w Poczdamie opracowało polimerowe systemy fosforescencyjne dla zielonych i czerwonych emiterów Merck. Odpowiednie cząsteczki transportujące ładunek zostały powiązane z głównym łańcuchem polimeru, co wykazało, że prowadzi to do porównywalnych lub nawet lepszych parametrów wydajności i żywotności OLED-ów w porównaniu do rozpuszczalnych małych cząsteczek. Dla „zielonych” uzyskano wydajność prądową 61 cd/A i żywotność 66 000 godzin przy 1000 cd/m².

Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG (dawniej H.C. Starck Clevios GmbH)
Firma opracowała nowe materiały do warstw pośrednich, które poprawiają iniekcję nośników ładunku z anody do warstwy emiterowej OLED i przyczyniają się do wydłużenia żywotności elementów. Praca wyjściowa dla warstw iniekcyjnych z dziurami może być teraz ustawiana w szerokim zakresie od 4,8 do 6,1 eV. Opracowano rozpuszczalne w wodzie polimerowe przeciwionowe, co umożliwiło po raz pierwszy realizację materiałów PEDOT bez wody. Równocześnie pracowano nad przezroczystymi elektrodami, które można wytrącać z rozpuszczalników, co ma obniżyć koszty OLED-ów. Przewodność filmów PEDOT:PSS została dalej zwiększona. Zrealizowano pierwsze lampy OLED bez ITO. Dzięki połączeniu z sitodrukowanymi liniami srebrnymi możliwe było uzyskanie powierzchniowych źródeł światła OLED bez widocznej utraty luminancji od krawędzi do środka elementu.

Uniwersytet w Poczdamie
Naukowcy z Uniwersytetu w Poczdamie badali właściwości fizyczne, takie jak transport ładunku i dynamika pobudzenia w nowo syntetyzowanych materiałach i gotowych elementach. W połączeniu z symulacjami stacjonarnymi i przejściowymi można było uzyskać informacje o procesach ograniczających wydajność diod świecących i tych determinujących starzenie się elementów.

Uniwersytet w Ratyzbonie (reprezentowany przez dwa zakłady naukowe)
W grupie badawczej profesora Yersina opracowano nowe klasy emiterów o silnej i słabej metal-metalowej interakcji, które wykazują efekt zbierania singletów odkryty w Ratyzbonie. Umożliwia to tworzenie wysoce wydajnych emiterów do OLED-ów opartych na bardzo tanich kompleksach miedzi. Prace nad zbieraniem singletów z nowo opracowanymi emiterami z kompleksów miedzi zostały nagrodzone w kwietniu 2012 roku Nagrodą Innowacyjną na międzynarodowej konferencji „SPIE Organic Photonics” w Brukseli.
Ponadto w grupie profesora Königa opracowano biblioteki emiterów według prostego, kombinatorycznego protokołu. W celu szybkiego i niemal automatycznego identyfikowania i charakteryzowania poszczególnych emiterów oraz ich stabilności fotoluminescencyjnej opracowano system przesiewowy. W ten sposób można było badać zachowanie degradacyjne wielu substancji i wyciągać wnioski na temat różnych mechanizmów degradacji.

Uniwersytet w Tübingen (reprezentowany przez dwa zakłady naukowe)
Grupy z Tübingen dostarczyły nowe związki kompleksowe metaloorganiczne, które mogą znaleźć zastosowanie jako luminescencyjne molekuły w OLED-ach. W syntezach chemicznych przedstawiono związki koordynacyjne metali renu, irydu, palladu, platyny, miedzi, srebra i złota, scharakteryzowano je i opracowano nowe, obiecujące struktury przewodzące dla materiałów emiterowych.
Komunikaty prasowe Merck KGaA są wysyłane równocześnie z publikacją w internecie również e-mailem. Aby zarejestrować się online, zmienić wybrane ustawienia lub zrezygnować z usługi, skorzystaj z adresu internetowego http://www.newsabo.merck.de.