Forskare vid Umeå universitet har utvecklat teknik för att trycka ljusavgivande film direkt på tryckpress i rumstemperatur och utan vakuum.
Professor Ludvig Edman och doktorand Andreas Sandström vid Umeå universitet har lyckats framställa ljusemitterande elektrokemiska celler, LECs (light-emitting electrochemical cell), i rumsmiljö med hjälp av en rulle-till-rulle-metod, det vill säga en slags boktryckarteknik. ”På så sätt kan man massproducera LECs i form av extremt tunna och flexibla ljusemitterande displayer och belysning som täcker över stora ytor”, kommenterar Ludvig Edman i ett pressmeddelande.
Ludvig Edman och hans kollegor arbetar med LEC-tekniken sedan många år tillbaka. De utvecklar organiska elektrokemiska celler baserade på lysande och ledande polymerer och grafen.
De har lyckats öka livslängd och verkningsgrad till den punkt där komponenten skulle kunna vara användbar i praktiken. Nästa steg i utvecklingen var att få ner tillverkningskostnaderna så att en kommersialisering blir möjlig.
Nu har forskarna lyckats med detta genom att övergå från en småskalig prototyptillverkning under vakuum till att tillverka komponentens alla tre lager på rulle i en tryckpress i rumsmiljö. Rulle-till-rulle (R2R) är en teknik som bland annat tidningar tillverkas med och innebär att man trycker eller bestryker ett flexibelt substrat (ofta papper) efter det är ”avrullat” från en rulle och innan det slutligen ”upprullas” på en andra rulle.
R2R är en extremt snabb och billig teknik för tillverkning av grafiska medier och något man länge velat tillverka elektroniska komponenter med.
Alla inblandade steg – exempelvis bestrykning av lagren och inkapsling) – kunde Edman och Sandström utföra i ett vanligt laboratorium. Det öppnar upp för att LEC-teknik skulle kunna användas för billig framställning av stora ljusavgivande ytor.
LEC-tekniken är ett mer procesståligt alternativ till OLED (organic light-emitting diode).
De använde en relativt viskös tryckfärg bestående av en emitterande supergul polymer och elektrolyten KCF3SO3 i polyetenoxid. Tryckfärgen applicerades som skikt (normalt tre) på ett flexibelt poly(etentereftalat)-substrat, förbehandlat med katodränder av zinkoxid på indium-tennoxid. Tryckhastigheten var 0,6 meter per minut.
Experimenten utfördes i samarbete med professor Frederik Krebs och Henrik Dam vid Technical University of Denmark. Där finns stor erfarenhet av R2R-teknik för att producera organiska solceller till låga kostnader.
– Det var toppen att arbeta med Frederiks forskargrupp så att vi snabbt kunde bevisa att vår tidigare metod gick att överföra till en rulle-till-rulle-process. Tack vare dem så har vi kunnat ta ett stort steg framåt i forskningen på kort tid, säger Andreas Sandström. Ludvig Edman är grundare och Andreas Sandström är teknikchef för företaget LunaLEC i Umeå. Här utvecklas LECs för kommersiellt bruk.
