RI 5.2: Applicazione di tecniche di stampa per la realizzazione di dispositivi elettro-ottici organici

Obiettivo di questa attività è di impiegare la tecnologia ink-jet printing per depositare inchiostri polimerici conduttivi, al fine di realizzare sia elettrodi trasparenti e conduttivi in OLED e OPV sia microstrutturazioni ottiche delle superfici dei substrati che, accoppiate a questi dispositivi, ne migliorano l’efficienza di accoppiamento di uscita.

Attività 5.2.1: Formulazione e stampa di inchiostri polimerici conduttivi

A partire da materiali commerciali, verranno preparati inchiostri conduttivi polimerici, ovvero a base polimerica, che risultino anche trasparenti nel visibile. La scelta dei solventi e/o delle miscele di solventi per la preparazione degli inchiostri sarà fatta in modo che questi abbiano bassa viscosità ed elevata tensione superficiale e si possa controllare il processo di asciugatura della goccia stampata e, quindi, l’uniformità del film finale.

Gli inchiostri sviluppati verranno provati stampando varie forme e geometrie e i film stampati saranno caratterizzati morfologicamente, elettricamente e otticamente.

Queste attività sono svolte da ENEA in collaborazione con FOS e SESMAT.

Risultati finali verificabili:

  • Rapporto tecnico su formulazione e prova di inchiostri conduttivi e trasparenti per applicazioni ink-jet printing.

 

Attività 5.2.2: Microstrutturazioni ottiche

L’attività ha l’obiettivo di realizzare micro-ottiche, strutturando la superficie di opportuni materiali e agendo su di essi tramite trattamenti superficiali e/o attacchi chimici.

I materiali da strutturare verranno scelti sulla base delle proprietà ottiche di trasmittanza (elevata trasparenza nel visibile), dell’indice di rifrazione (accoppiamento con l’indice di rifrazione dei substrati su cui vengono depositati) e dell’elevato modulo elastico, per evitare incrinature del materiale durante i processi nel caso di lavorazioni roll-to-roll e comunque su substrati flessibili.

Verranno formulati opportuni inchiostri in modo che, depositandoli in maniera controllata, si producano strutturazioni a forma di microlenti. Contestualmente, saranno preparati i substrati con opportuni trattamenti superficiali (prevalentemente idrofobici), ovvero depositando dei buffer layer a elevata trasmittanza e bassa energia superficiale.

Verranno realizzate matrici di strutture ottiche con differenti geometrie al variare dei parametri di processo e, eventualmente, sottoponendole a processi post-deposizione, al fine di migliorare il profilo delle microstrutture e ridurne le aberrazioni ottiche.

E’ possibile inoltre realizzare microstrutture ottiche impiegando anche materiali a elevata viscosità, utilizzando per tali deposizioni il sistema di stampa ink-jet printing, che comporta l’implementazione del sistema con teste di stampa dedicate, ovvero l’impiego di una tecnologia ink-jet alternativa rispetto a quella disponibile.

La qualità delle strutture realizzate verrà investigata mediante analisi profilometrica e analisi ottiche utilizzando tecniche interferometriche.

Oltre questo tipo di strutturazione ottica, verranno realizzati strati diffusori basati su l’impiego di nano particelle disperse in matrici polimeriche. I materiali impiegati saranno a base di ossidi metallici o fluoro fori e polimeri con opportune proprietà ottiche ed elastiche.

Al fine di incrementare le proprietà diffusive dei film da realizzare, sarà necessario impiegare sospensioni ad elevata concentrazione che, a seconda della loro viscosità, verranno depositate mediante tecnologia inkjet convenzionale o quella alternativa. Anche queste strutture verranno caratterizzate mediante analisi ottiche.

Queste attività sono svolte da ENEA.

Risultati finali verificabili:

  • Rapporto tecnico su realizzazione e prova di micro-ottiche realizzate per strutturazione di materiali tramite inkjet printing;
  • Rapporto tecnico su realizzazione e prova di micro-ottiche realizzate tramite strati diffusivi.

 

Attività 5.2.3: Realizzazione di dispositivi tramite tecnica ink-jet e tecniche innovative

Utilizzando la tecnologia ink-jet printing e la nuova tecnologia di processo identificata e acquisita nel corso del Progetto, verranno realizzati prototipi di dispositivi elettro-ottici quali OLED e OPV. L’obiettivo è validare le capacità di fabbricazione delle tecnologie in possesso del Laboratorio e/o la possibilità di farle funzionare in maniera sinergica e complementare.

Nel corso del progetto saranno definite le specifiche di dispositivi che potranno essere realizzati con entrambe le tecniche, in cui si cercheranno di integrare quante più innovazioni possibili tra quelle sviluppate e messe a punto nel progetto.

Con la realizzazione dei prototipi saranno verificate le prestazioni dei dispositivi realizzati con entrambe le tecniche, in cui si cercheranno di integrare quante più innovazioni possibili, in termini sia di complessità dei processi da effettuare sia delle caratteristiche medie dei dispositivi finiti realizzati, tenendo comunque bene in conto lo stato di prototipo o meno dei sistemi di processo utilizzati.

Queste attività sono svolte da  ENEA in collaborazione con FOS e SESMAT.

Risultati finali verificabili:

  • Rapporto tecnico su realizzazione di dispositivi elettro-ottici tramite la tecnica inkjet printing;
  • Rapporto tecnico su realizzazione di dispositivi elettro-ottici tramite la tecnica di processo acquisita nel Laboratorio.
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