Гибкие осветительные панели можно производить рулонами

Исследователи из Швеции и Дании разработали непрерывную «рулонную» технологию печати гибких светоизлучающих панелей, сходную с технологией печати газет (особенно в части прокатного роликового механизма).

Получающееся недорогое светоизлучающее устройство может быть применено в качестве освещающей панели, электронной бумаги или «умной упаковки», что следует из открытой статьи, появившейся в журнале Nature Communications.

Верхний ряд демонстрирует детали печатного процесса и само пилотное устройство небольшого размера. Нижний ряд — продукция в работе. (Иллюстрация Nature.)

Органические светоизлучающие диоды (OLED) всё активнее используются в качестве основы для производства ТВ-дисплеев и экранов гаджетов. Однако изготовление таких экранов до сих пор остаётся дорогим, и цена экспоненциально возрастает с увеличением площади светоизлучающей панели. Почему? Некоторые применяемые при производстве OLED материалы реагируют с атмосферой и требуют не только особых условий, но и тщательного инкапсулирования готового OLED (речь в первую очередь идёт о металлическом катоде, который реагирует и с водой, и с кислородом; впрочем, и сами органические плёнки легко окисляются синглетным кислородом).

Учёные из Университета Умео (Швеция) и Технического университета Дании показали, что светоизлучающие электрохимические ячейки (LEC) могут служить достойной альтернативой OLED при создании светящихся объектов большой площади. Это стало возможным благодаря разработке эффективного процесса печати целых LEC-рулонов по принципу «от ролика к ролику», причём в комнатных условиях.

LEC, как и OLED, тоже состоит из слоёв, а именно двух электродов и втиснутого между ними активного слоя, который конвертирует электрическую энергию в свет. В качестве подложки для будущего устройства был выбран поли(этилентерефталат) с нанесённым на него индий-оловянным оксидом (PET/ITO).

Первая стадия процесса — нанесение слоя наноразмерных частиц оксида цинка (14 нм) на поверхность ITO для создания рабочего катода, поверх которого кладётся слой активного вещества, представляющего собой вязкую жидкость на основе поли(этиленоксида) с растворённым в нём светоизлучающим полносопряжённым полимером SuperYellow производства компании Merck [каталожный номер PDY-132, растворимое производное фенил-замещённого PPV поли(фениленвнилена)] и электролитом KCF₃SO₃. Последним идёт слой анода, суть смесь проводящих полимеров PEDOT:PSS [поли(3,4-этилендиокситиофен):поли(стиролсульфонат)], диспергированная в 70-процентном изопропиловом спирте.

Получившееся устройство имеет толщину 150 мкм при толщине рабочего слоя всего в 1 мкм.

Уже сконструирована производственная линия и получены первые образцы продукции, которая пока представляет собой не сплошную широкую светящуюся панель, а «зебру» светящихся полосок, разделённых пустым пространством подложки (линия-то пилотная).

Так можно ли назвать получившееся полноценной альтернативой OLED? Увы, пока нет, и в первую очередь потому, что предложенная технология не подразумевает создания отдельных пикселов. Для этого придётся сначала добавить дополнительный этап — создание полимерных микрочашечек, аналогичных пчелиным сотам, в которые можно было бы разливать рабочий раствор. Что может сразу же повлечь за собой патентные претензии со стороны E-Ink и Ricoh. Но без этого LEC никогда не стать настоящей альтернативой OLED или электронным чернилам. Сгодится лишь в роли уличной или комнатной подсветки.

Подготовлено по материалам Королевского химического общества.