Design e desenvolvimento de um equipamento para o encapsulamento de filmes e dispositivos orgânicos eletrónicos

Abstract

O desenvolvimento de dispositivos de eletrónica orgânica está na vanguarda das atividades de I&D, respeitantes às indústrias de iluminação e decoração, havendo um valor acrescentado e um elevado potencial comercial na integração deste tipo de dispositivos no mercado. Uma das maiores preocupações por parte de empresas que procedem ao desenvolvimento deste tipo de dispositivos é o tempo de vida útil e a rentabilidade de funcionamento em função do seu custo. De facto atualmente este tipo de dispositivos é ainda efémero quando comparados com dispositivos eletrónicos convencionais e inorgânicos. De entre as características que de facto podem fazer diferença no aumento de vida dos dispositivos de eletrónica orgânica uma das mais relevantes é encapsulamento, em especial o encapsulamento processado em ambiente inerte e automatizado de forma a eliminar possíveis erros de método, como o desalinhamento da estrutura orgânica face à estrutura barreira. O trabalho contemplou o desenvolvimento de um equipamento semiautomático, em âmbito empresarial, para o encapsulamento eficaz de dispositivos de eletrónica orgânica com especial enfâse para díodos orgânicos emissores de luz de diferentes áreas de emissão ativa e considerando dispositivos com áreas de 225, 100, 50, 25 e 7.5cm2. Todo o trabalho foi realizado no interior das instalações do CeNTI – Centro de Nanotecnologia, Materiais Técnicos e Funcionais, sendo este um centro de excelência para o desenvolvimento de eletrónica orgânica e impressa, em Portugal e na Europa. O equipamento desenvolvido, e estudado, teve por base uma análise a outros equipamentos do estado-da-arte desenvolvidos para centros de I&D e outras pequenas e médias empresas. Através da reprodução do processo de encapsulamento já amplamente estudado pelo CeNTI, e aplicado com elevada taxa de sucesso de forma manual, o sistema é executado segundo um conjunto de tarefas sequenciais, através de um sistema de posicionamento em três eixos mantendo um perfeito alinhamento do dispositivo, até à dispensação de material de encapsulamento, assim como da aplicação de pressão e radiação ultravioleta para a cura dos materiais. A eficácia do equipamento é comprovada por um teste em ambiente real com dois dispositivos emissores de luz orgânicos, um encapsulado e o outro não. É demonstrado o funcionamento do equipamento pela apresentação de um dispositivo encapsulado automaticamente, semelhante ao método manual, sem comprometer por inteiro o normal funcionamento da camada orgânica.

The development of organic electronic devices is a forward advancement in R&D activities regarding industry and lighting companies, bringing a high value output and taking a high commercial potential by the integration of this type of devices in different products. One of the major concerns by the industry that develops this technology is the life time and the function reliability in terms of its cost production. In fact, nowadays this type of devices has an ephemeral life when compared to conventional inorganic electronic devices. Between all the characteristics that can make difference in the increment of the life time expectancy of this devices is the encapsulation, especially when processed in a controlled and inert environment using an automatic procedure to ensure the elimination of any errors related to the method. With great relevance to the alignment between the organic and the barrier structures. The performed work was focused on the development of a semi-automatic equipment, in semiindustrial ambient, for the effective encapsulation of organic electronic devices, with special emphasis to organic light emitting diodes with different emitting areas (225, 100, 50, 25 and 7.5 cm2). All the work has been executed inside the CeNTI – Centre for Nanotechnology and Smart Materials facilities, being this R&D centre one of the most relevant in Europe and Portugal for the development of printed and organic electronics. The developed and studied equipment was built by the possible thorough analysis of other equipment in the state of the art. By the reproduction of the encapsulation process largely, successfully and manually applied by CeNTI, the system is executed in a sequential line tasks, by the execution of a three axis positioning system attaining a perfect alignment of the device from the dispensing process to the encapsulation material, the application of pressure and the appliance of UV radiation for the cure of the encapsulation materials. The success of the equipment it’s certified by real test with two different OLED devices, one encapsulated and the other one no. It’s also showed that the equipment gives the expected obtained result by manual procedure without compromising entirely the organic layer of the device.