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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.88.2013.tde-24042013-151333
Documento
Autor
Nome completo
Leonardo Dias Cagnani
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2013
Orientador
Banca examinadora
Faria, Roberto Mendonça (Presidente)
Chinaglia, Dante Luis
Marletta, Alexandre
Título em português
Desenvolvimento e fabricação de protótipo de impressão roll-to-roll para estudos de produção em série de dispositivos orgânicos
Palavras-chave em português
Roll-to-roll
Eletrônica orgânica
PLEC
Protótipo
Resumo em português
Para que a tecnologia de eletrônica orgânica alcance todo o seu potencial é primordial que o processo de fabricação seja rápido e barato, e uma das maneiras de alcançar isto é com a utilização de processos gráficos especialmente adaptados para a produção de eletrônica, processo esse conhecido por roll-to-roll. Uma grande carência mundial se encontra em equipamentos de produção roll-to-roll de porte laboratorial, que possam ser utilizados para estudos de construção dos dispositivos e, mais importante, a transferência das tecnologias desenvolvidas em laboratório para processos que possam ser facilmente expandidos para a indústria. Neste sentido, durante este trabalho foi desenvolvido um sistema roll-to-roll compacto para produção e estudo de dispositivos orgânicos que apresenta as técnicas de deposição por rotogravura, wire-bar e knife-over-edge comutáveis, sendo empregada uma técnica por vez. O equipamento foi projetado e fabricado de forma a permitir a maior quantidade possível de ajustes das variáveis, com um pequeno consumo de material polimérico e de substrato. Além disto, desenvolveu-se um software de controle operado empregando-se o programa LabVIEW para regulagem da temperatura de secagem, velocidades do substrato e impressão. Como primeiro dispositivo fabricado optou-se por células eletroquímicas emissoras de luz (PLEC) por estas apresentarem baixa tensão de operação e uma baixa influência da espessura e dos eletrodos em suas propriedades optoeletrônicas. Desta forma, foi produzido um dispositivo luminescente sobre papel alumínio, flexível, de baixo custo, sem ITO e todo fabricado no equipamento roll-to-roll aqui desenvolvido. Além disto, o processo foi projetado para ser executado no ambiente, isto é, sem etapas que necessitem vácuo ou atmosfera controlada. Estes dispositivos comprovaram a aplicabilidade do sistema desenvolvido para a produção e desenvolvimento da eletrônica orgânica em laboratório visando a produção industrial final.
Título em inglês
Development and fabrication of roll-to-roll prototype for series production study of organic devices
Palavras-chave em inglês
Organic electronic
PLEC
Prototype
Roll-to-roll
Resumo em inglês
To develop the entire potential of Organic Electronic (OE) industry, it is necessary to generate processing methods that include high speed production at low cost. One technique that is emerging as very promising is that known as roll-to-roll. Despite the existence of several roll-to-roll machinery in the market, a small prototype that can be used in laboratories certainly will be very useful for research and as first experiments for production. In this work, we developed a compact roll-to-roll system devoted specifically to the production of printable electronic devices. In particular, this machine disposes deposition techniques as rotogravure, wire-bar and knife-over-edge. It is a versatile machine, which allows the operation of several technical parameters, using a relatively low amount of polymer material and substrate. In addition, we developed a numerical control system that is operated by a computer trough a LabWIEW program. This regulates the drying temperature and the substrate speed, parameters of fundamental importance for a good printed product. As first test we opted for building a coated Light Emitting Electrochemical Cell (PLEC), which are optoelectronic devices that uses relatively low operation voltage and does not exhibit critical thickness dependence. We printed this low cost and flexible device onto aluminum paper, then avoiding any other process and the use of ITO. All the coating processing was carried out in environmental conditions, being not necessary vacuum or accurate control of atmosphere. This application gives a strong evidence that this compact roll-to-roll machine presents a good performance in the fabrication of organic optoelectronic devices, being adequate for research and as guide for industrial production.
 
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corrigida.pdf (4.76 Mbytes)
Data de Publicação
2014-07-01
 
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