Новые композитные: полимер-неорганические наночастицы
реклама
Перспективный проект Новые (полимер-неорганические наночастицы) активные слои для органических светодиодов с переключением цвета эмиссии электрическим полем Руководитель проекта: Алешин Андрей Николаевич Старший научный сотрудник Физико-Технического Института им. А. Ф. Иоффе Российской Академии Наук Канд. физ.-мат. наук Номер проекта - 3002 1 Аннотация Какими должны быть дисплеи и экраны в компьютерах, телевизорах и других электронных приборах ближайшего будущего? Ответ очевиден: дешевыми, легкими и надежными, способными эффективно воспроизводить многоцветные изображения. Все эти качества совмещают в себе дисплеи нового поколения на основе органических светодиодов. Большинство современных органических светодиодов - OLEDs (organic light-emitting diodes) излучают свет на какой-то определенной длине волны зависящей от конкретного полимера использованного в качестве активного слоя. Это означает, что для создания активной многоцветной матрицы для дисплея необходимо использовать большое количество светодиодов на основе различных полимеров, каждый из которых обеспечивает излучение определенного цвета. На сегодняшний день технология OLED является ведущей технологией следующего поколения в ряду FDP (flat panel displays). Регулярно повляются новости о появлении очередной дисплейной панели на базе органической электролюминесценции. Приборы OLED - это светоизлучающие полноцветные приборы, которые обеспечивают высокую яркость, малую потребляемую мощность, широкий угол обзора, хорошую контрастность изображения. Кроме того, они компактные и легкие, выдерживают значительные механические нагрузки, обладают широким диапазоном рабочих температур и имеют достаточный срок службы. Область применения таких дисплеев довольно широкая: от сотовых телефонов и автомагнитол до нашлемных индикаторов, дисплеев на лобовом стекле транспортных средств и осветительных приборов. При последующем развитии фосфоресцентных материалов, приборы OLED могут стать не только эффективным средством отображения, но и тонкопленочным источником света, заменяя многочисленные дискретные лампы накаливания и дорогие большие неорганические светодиоды. Не исключено, что через пару лет TFT LCD дисплеи будут сменяться мониторами на базе OLED. Цвет, эффективность и интенсивность излучения приборов OLED зависят от использованных органических материалов, которыми определяется многообразие воспроизводимых дисплеем цветов. Сегодня основное внимание разработчиков приборов OLED направлено на создание материалов для полноцветных приборов OLED (широкий цветовой охват, высокая точность и постоянство цветопередачи позволят мониторам OLED по области применения обогнать LCD TFT мониторы). В приборах OLED используются два класса органических материалов. Это микромолекулы и полимеры. С 1987 года (который принято считать началом исследования OLED) работы по обоим направлениям создания OLED велись параллельно. В то время как пользователь не смог бы отличить полимерный прибор OLED (PLED) от прибора OLED с микромолекулами (sm-OLED), хотя эти две системы имеют несколько различий. Сегодня приборы sm-OLED опережают приборы PLED по эффективности и сроку службы. Тем не менее, для обоих приборов достигнут огромный прогресс. Недавно эффективность лучших приборов sm-OLED и PLED более чем удвоилась. Итак, OLED – это не что иное, как тонкопленочное устройство со светоизлучающей поверхностью. Поверхность эта образована множеством одновременно излучающих свет ячеек на одной подложке. Причем эти ячейки могут быть изготовлены либо методом напыления, либо методом струйной печати, для создания дисплея с произвольным структурированием можно 2 применить обычную литографию. Другими словами, OLED имеют значительные преимущества в технологии формирования структуры. Дисплеи OLED имеют очень широкий угол обзора (более 160°) и малое время запаздывания - приблизительно 10 микросекунд. Яркость: Приборы OLED равномерно и без мелькания излучают яркость от нескольких кд/кв.м (для ночной работы) до очень высоких яркостей - свыше 100 000 кд/ м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы OLED обратно пропорционален яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости. Достигнутыми сегодня результатами считаются сроки службы по спаду яркости в два раза до 5,000 - 10,000 часов при средней яркости 100 кд/м2. Контрастность: Чтобы обеспечить хорошую читаемость информации, при прямом солнечном свете следует увеличивать контраст, а не яркость приборов. Чтобы добиться этого, отражающая способность дисплея должна быть управляемой. Приборы OLED имеют очень хорошую контрастность. Например, стандартный прибор OLED, имеющий круговой поляризатор с антибликовым покрытием, обладает контрастом свыше 300:1 при уровне освещенности 500 люкс, которая считается нормальной для наземного транспорта. Повысить контраст удается в просветных приборах OLED (т.н. приборы с верхним излучением – TOLED). Приборы TOLED, которые имеют коэффициент пропускания 70 - 85 % в выключенном состоянии, могут быть применены для воспроизведения информации на лобовом стекле. Требуемая для такого использования яркость в настоящее время недостижима, но ведущиеся разработки делают такую возможность реальной в ближайшей перспективе. Температура: Возможность работы в широком диапазоне температур – актуальный момент для транспортных дисплеев, которые должны работать от температур ниже нуля до температур, которые превышают 80°C. В то время как для жидкокристаллических дисплеев воздействие низких температур оказывается неблагоприятным, и обычно требуется использование подогрева подложки, приборы OLED хорошо работают даже при температуре минус 40°C! При высоких температурах приборы OLED имеют допустимую рабочую температуру порядка 70°C. Габариты: Дисплеи OLED тонкие и легкие. Используя стекло толщиной 0,7 мм, дисплей OLED будет иметь толщину порядка или чуть больше 1,4 мм. Важный шаг в повышении эффективности органических светодиодов используемых в дисплеях был сделан недавно учеными из University of Amsterdam и кампании Philips, которые продемонстрировали контролируемое электрическим полем переключение между красным и зеленым цветом излучения в светодиодах на основе полимера - полифениленвинилена (PPV) легированного рутением [1]. Аналогичный эффект переключения цвета излучения (зеленый-красный) одного и того же полимера при приложении электрического поля был недавно обнаружен Заявителями проекта в композитах на основе другого полимера - полидифенилендифениленвинилена (PDPV) и неорганических наночастиц - ZnO:Mg [2]. Эти исследования показали, что интеграция органических (полимер) и неорганических (наночастицы) материалов в гибридных оптоэлектронных структурах позволяет создавать приборы в которых совмещаются высокая технологичность органических материалов и превосходные оптические и электрические свойства неорганических нанокристаллов. Такая интеграция приводит к существенному сокращению количества полимеров используемых в активной матрице органического дисплея и к ее удешевлению. Эти идеи являются базовыми для предлагаемого проекта. 3 Основной целью настоящего проекта (продуктом) является разработка технологии изготовления и нанесения нового композитного рабочего слоя полимер-неорганические наночастицы - для органических светодиодов, в котором цвет излучения в видимом диапазоне будет контролироваться электрическим полем. В настоящее время параметры традиционных полимерных светодиодов (яркость, время жизни и т.д.) позволяют использовать их в дисплеях цифровых камер и мобильных телефонов. Лидерами рынка в этой области являются такие кампании как Kodak-Sanyo, DuPont Displays, Cambridge Display Technology, Philips а также Samsung и LG. Интенсивные исследования в направлении создания композитных активных слоев для органических дисплеев ведутся в частности в Cambridge Display Technology и Philips. Полимерные светодиоды на основе эффекта переключения цвета эмиссии электрическим полем могли бы существенно упростить и унифицировать технологию производства полимерных цветных дисплеев с активной матрицей, путем сокращения количества используемых в ней полимеров, а также улучшить ее характеристики. Реальная возможность нанесения композитных активных слоев для органических дисплеев на гибкие полимерные подложки открывает широкие перспективы для изготовления дешевых экранов больших размеров а также живых картинок встроенных в т.н. электронную бумагу. В технологическом плане технология OLED имеет значительное преимущество по стоимости по сравнению с технологией производства жидкокристаллических матриц. Приборы OLED значительно меньше насыщены материалами, они требуют существенно меньшего количества технологических операций. Поэтому себестоимость OLED устройств будет ниже, чем ЖК дисплеев. Кроме того, при производстве OLED будут использоваться части инфраструктуры жидкокристаллических индикаторов, что сократит время на организацию выпуска. Что же, преспективы заманчивые, разработки в этом направлении ведутся весьма интенсивно, так что можно в ближайшем будущем ожидать активного внедрения этой технологии в нашу повседневную жизнь! Рынок P-OLED Органические дисплеи пока ориентированы на применение в карманных компьютерах и мобильных телефонах. Но не обделены вниманием экраны ноутбуков, панели для ПК и телевизоры. Уже активно идет соревнование прототипов мониторов вроде бы не так давно компания Sony удивила всех цветным 13-дюймовым дисплеем, а тут уже Toshiba представляет на суд общественности цветную 17-дюймовую модель с разрешением 1024х768 (яркость 100300 кд/м2). А на одном из форумов по электронным дисплеям была даже высказана мысль о том, что велика вероятность появления в 2006 г. 500дюймового экрана. Благодаря удивительным качествам органических дисплеев открываются доселе невиданные возможности их применения. Высокое разрешение при небольшой площади позволяют создать очки виртуальной реальности (Virtual Reality). Гибкость и прозрачность делают возможным установку органических дисплеев, например, на лобовом стекле автомобиля (чтобы показывать карту местности), в самолетах (для прозрачной панели данных). Герметически закрытые легкие дисплеи, способные выдерживать большие нагрузки и обеспечивать отличное качество изображения даже в темноте, наверняка, пригодятся исследователям морских глубин или, к примеру, в космических исследованиях. Да и в быту OLED не помешает: большой и качественный телевизор, который можно закрепить на стене или в любом другом месте так же легко, как и плакат любимой группы (или журнала), 4 и, не опасаясь каких-либо вредных излучений, просто получать удовольствие от четкой и насыщенной «природной» картинки. А еще в перспективе создание handreader переносного дисплея для чтения текста (вместо бумажной книги) с небольшим объемом памяти. От него не устанут глаза, так как при определенной настройке по параметрам изображения он будет соответствовать бумаге с высококачественной полиграфией. План работ В течение этапа НИОКР (2 года) планируется провести работы по отработке технологии создания композитных слоев оптимального состава и по созданию прототипа - образца такого слоя на подложке с контактами. Работы будут проводиться в 4 этапа продолжительностью по 3 месяца. 1 этап - выбор компонентов - оптически активных полимеров и неорганических наночастиц - для композитов. 2 этап - исследование оптических свойств композитов. 3 этап - оптимизация составов и параметров. 4 этап создание прототипа. По результатам НИОКР (3,4 этапы) будут оформлены патенты. После успешного проведения этапа НИОКР, этап вывода продукции на рынок (в т.ч. организация производства) предполагается осуществить в течение 1-2 лет работы. Дисплеи на основе полимерных светодиодов – дешевые, плоские и надежные, с низким энергопотреблением и любого размера – выглядят реальной угрозой для существующих типов неорганических дисплеев. Эта технология дает реальный повод говорить о том, что существующие типы дисплеев (на основе жидких кристаллов) уходят в прошлое. Рынок сделает свой выбор и не исключено, что именно органические дисплеи с переключением цвета электрическим полем займут важное место в новом поколении электроники ближайшего будущего. 1. S. Welter, K. Brunner, J. W. Hofstraat, L. De Cola, “Electroluminescent device with reversible switching between red and green emission”, Nature, 421 (2003) 54. 2. G. N. Panin, T. W. Kang, A. N. Aleshin, A. N. Baranov, Y.-J. Oh, I. A. Khotina, “Electric field switching between blue-green and red cathodoluminescence in poly(4,4’-diphenylene diphenylvinylene) mixed with ZnO:Mg nanoparticles”, Appl. Phys. Lett., 86 (2005) 113114. 5 Информация о заявителе Руководитель проекта: Алешин Андрей Николаевич Место работы: Физико-Технический Институт им. А. Ф. Иоффе, Российской Академии Наук Должность: старший научный сотрудник Адрес: 194021, ул. Политехническая, д. 26, С.-Петербург, Россия Тел: 812-2976245 e-mail: aleshin@transport.ioffe.ru Ученая степень: канд. физ.-мат. наук Перечень основных работ: 1. A. N. Aleshin, “Polymer Nanofibers and Nanotubes: Charge Transport and Device Applications”, Advanced Materials, 18 (2006) 17. 2. A. N. Aleshin, H. J. Lee, S. H. Jhang, H. S. Kim, K. Akagi, and Y. W. Park, “Coulomb-blockade transport in quasi-one dimensional polymer nanofibers”, Phys. Rev. B, 72 (2005) 153202. 3. G. N. Panin, T. W. Kang, A. N. Aleshin, A. N. Baranov, Y.-J. Oh, I. A. Khotina, “Electric field switching between blue-green and red cathodoluminescence in poly(4,4’- diphenylene diphenylvinylene) mixed with ZnO:Mg nanoparticles”, Appl. Phys. Lett., 86 (2005) 113114. 4. A. N. Aleshin, H. J. Lee, Y. W. Park, and K. Akagi, “One-dimensional transport in polymer nanofibers”, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 196601. 5. A. N. Aleshin, J. Y. Lee, S. W. Chu, J. S. Kim and Y. W. Park “Mobility studies of field-effect transistor structures based on anthracene single crystals”, Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 5383. 6. A. N. Aleshin, J. Y. Lee, S. W. Chu, S. W. Lee, B. Kim, S. J. Ahn, and Y. W. Park, "Hopping conduction in polydiacetylene single crystals”, Phys. Rev. B 69 (2004) 214203. 7. A. N. Aleshin, “Organic microelectronics based on polymer nanostructures”, in: “Future Trends in Microelectronics: The Nano, the Ultra, the Giga, and the Bio”, Wiley, NY (2004) 253. 8. V. I. Kozub, A. N. Aleshin, D.-S. Suh, and Y. W. Park, "Evidence of magnetoresistance for nanojunctioncontrolled transport in heavily doped polyacetylene", Phys. Rev. B 65 (2002) 224204. 9. A. N. Aleshin, V. I. Kozub, D.-S. Suh, and Y. W. Park, "Low-temperature saturation of dephasing in heavily doped polyacetylene", Phys. Rev. B 64 (2001) 224208. 10. A. N. Aleshin, T. J. Kim, D.-S. Suh, Y. W. Park, H. Kang, and W. Kang, "The effects of pressure and magnetic field on the low temperature conductivity of FeCl4 doped polyacetylene: the influence of scattering by low-energy excitations", Phys. Rev. B 63 (2001) 235209. 11. A. N. Aleshin, H. Sandberg, and H. Stubb, ”Two-dimensional charge carrier mobility studies of regioregular P3HT”, Synth. Metals, 121 (2001) 1449. 12. V. I. Kozub and A. N. Aleshin, “Transport anomalous in highly doped conjugated polymers at low temperatures”, Phys. Rev. B 59 (1999) 11322. 13. A. N. Aleshin, Kwanghee Lee, J. Y. Lee, D. Y. Kim, C. Y. Kim, “Comparison of electronic transport properties of soluble polypyrrole and soluble polyaniline doped with dodecylbenzene-sulfonic acid”, Synth. Metals, 99 (1999) 27. 14. A. N. Aleshin, S. R. Williams, and A. J. Heeger, "Transport and magnetic properties of poly(3,4ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate) films", Synth. Metals, 94 (1998) 173. 15. A. N. Aleshin, N. B. Mironkov, A. V. Suvorov, I. O. Usov, J. A. Conklin, T. M. Su and R. B. Kaner, "Conductivity and magnetoconductivity of polyaniline films implanted with Ar + and Ga+ ions near the critical regime of the metal-insulator transition", J. Physics: Cond. Matter, 10 (1998) 4867. 16. R. Kiebooms, A. Aleshin, K. Hutchison, and F. Wudl, "Thermal and electromagnetic behavior of doped poly (3,4-ethylenedioxythiophene) films", J. of Phys. Chemistry B, 101 (1997) 11037. 17. A. Aleshin, R. Kiebooms, Reghu Menon, F. Wudl and A. J. Heeger, “Metallic conductivity at low temperatures in poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with PF6”, Phys. Rev. B 56 (1997) 3659. 18. A. Aleshin, R. Kiebooms, Reghu Menon, and A. J. Heeger, “Electronic transport in doped poly(3,4ethylenedioxythiophene) near the metal-insulator transition”, Synth. Metals, 90 (1997) 61. 19. A. N. Aleshin, N. B. Mironkov, A. V. Suvorov, J. A. Conklin, T. M. Su, and R. B. Kaner, "Transport properties of ion implanted and chemically doped polyaniline films", Phys. Rev. B 54 (1996) 11638. 20. A. N. Aleshin, E. G. Guk, V. M. Kobryanskii., V. A. Marikhin, L. P. Myasnikova, "Low temperature conductivity of oriented iodine-doped polyacetylene films", Philosophical Magazine B, 65 (1992) 789. 6 Современное состояние исследований и разработок в области реализации проекта. Новизна предлагаемого подхода по сравнению с известными. Органическая электроника, важнейшей составной частью которой органические светодиоды и дисплеи на их основе, развивается в последние годы бурными темпами. В настоящее время параметры полимерных светодиодов (яркость, время жизни и т.д.) позволяют использовать их в дисплеях цифровых камер и мобильных телефонов. Лидерами научных исследований в этой перспективной области являются такие кампании как Kodak-Sanyo, DuPont Displays, Cambridge Display Technology, Philips. Активно работают в этом направленни Samsung и LG. Многие аналитики предсказывают широкий выход полимерных дисплеев для компьютеров и TV на рынок уже в 2006 году. Согласно этим прогнозам объем рынка полимерных дисплеев с активной матрицей в 2008 году составит 1.8 миллиарда доллларов или 78 % всего рынка органических светодиодов. Следует отметить, что принцип действия современных органических светодиодов основан на излучении света на какой-то определенной длине волны зависящей от конкретного полимера использованного в качестве активного слоя. Это означает, что для создания активной многоцветной матрицы для дисплея необходимо использовать большое количество светодиодов на основе различных полимеров, каждый из которых обеспечивает излучение определенного цвета. В результате недавних исследований в этой области был обнаружен очень интересный эффект переключения цвета излучения (например: зеленый-красный) одного и того же активного слоя на основе композита полимер-неорганические наночастицы - при приложении электрического поля [1-3]. Так голландские ученые из University of Amsterdam и кампании Philips продемонстрировали контролируемое электрическим полем переключение между красным и зеленым цветом излучения в светодиодах на основе полифениленвинилена (PPV) легированного рутением [1]. Аналогичный эффект был недавно обнаружен нами в композитах на основе полидифенилендифениленвинилена (PDPV) и ZnO:Mg наночастиц [3]. Эти исследования показали, что интеграция органических (полимер) и неорганических (наночастицы) материалов в гибридных оптоэлектронных структурах позволяет создавать приборы в которых совмещаются высокая технологичность органических материалов и превосходные оптические и электрические свойства неорганических нанокристаллов. Полимерные светодиоды на основе этого эффекта могли бы существенно упростить и унифицировать технологию производства полимерных цветных дисплеев с активной матрицей, путем сокращения количества используемых в ней полимеров, а также улучшить ее характеристики. Техническая новизна предлагаемого продукта не вызывает сомнений. Интенсивные исследования в этом направлении ведутся в частности в Philips, Cambridge Display Technology, однако коммерческие прототипы таких приборов пока не созданы. 1. S. Welter, K. Brunner, J. W. Hofstraat, L. De Cola, “Electroluminescent device with reversible switching between red and green emission”, Nature, 421 (2003) 54. 2. S. Coe, W.-K. Woo, M. Bawendl, V. Bulovic, “Electroluminescence from single monolayers of nanocrystals in molecular organic devices”, Nature, 420 (2002) 800. 3. G. N. Panin, T. W. Kang, A. N. Aleshin, A. N. Baranov, Y.-J. Oh, I. A. Khotina, “Electric field switching between blue-green and red cathodoluminescence in poly(4,4’-diphenylene diphenylvinylene) mixed with ZnO:Mg nanoparticles”, Appl. Phys. Lett., 86 (2005) 113114. 7 Сущность предлагаемой разработки Основной целью предлагаемого проекта (продуктом) является разработка технологии изготовления и нанесения нового композитного рабочего слоя полимер – неорганические наночастицы - для органических светодиодов, в котором цвет излучения в видимом диапазоне будет контролироваться электрическим полем. Для получения описанного выше продукта мы планируем разработать базовую технологию создания композитного - полимер – неорганические наночастицы - активного рабочего слоя для органических светодиодов с контролем цвета излучения электрическим полем. Эта задача будет решена в процессе исследования широкого круга комбинаций полимер-наночастицы (размер наночастиц тоже имеет значение) с целью определения оптимального состава композита. В частности мы планируем разработать новый композит с переключением цвета электрическим полем между темно-синим и красным, который до настоящего времени не описан в литературе. Ключевым вопросом настоящего проекта является правильный выбор полимеров и наночастиц для композитных активных слоев для органических светодиодов. В нашем предыдущем исследовании мы показали возможность такого переключения электрическим полем цвета катодолюминесценции между зеленым и красным в сопряженном полимере PDPV смешанным с ZnO:Mg наночастицами [3]. В частности, было показано, что без приложения электрического поля максимум эмиссии находится в зеленой области спектра. Приложение смещения + 5 Вольт подавляет излучение композита в зеленой области и смещает максимум эмиссии в красную область. Такое поведение подразумевает наличие в композите нескольких конкурирующих каналов излучательной рекомбинации, которые могут контролироваться электрическим полем. В качестве первого этапа работы мы планируем повторить наши результаты с PDPV - ZnO:Mg чтобы продемонстрировать повторяемость эффекта. В качестве следующего этапа планируется исследование композитных слоев состоящих из полимера с максимумом фото -, электро- люминесценции в голубой области и ZnO, ZnO:Mg или CdS, CdSe и т. д. наночастицами. Полимеры которые будут использованы в этой работе должны быть растворимы в обычных растворителях, таких как хлороформ, толуол и т.д., что особенно важно для массового производства конечного продукта. Разработка технологии нанесения композитного активного слоя на подложки является неотъемлемой частью предлагаемого проекта. Мы планируем, что раствор полимернаночастицы после ультразвукового смешивания будет наноситься с помощью центрифугирования на подложки SiO2 с золотыми контактами особой конфигурации. Все операции будут осуществляться при комнатной температуре в инертной атмосфере. После сушки и присоединения контактных проводов композитные слои будут готовы для оптических исследований при комнатной температуре (фотолюминесценция). Комбинации различных сопряженных полимеров с различными неорганическими наночастицами (различного размера) должны обеспечить излучение в различных областях видимого спектра, цвет которого можно будет контролировать электрическим полем (при приложенном напряжении ~ + 5 V). Скорость такого переключения является важным параметром для органических дисплеев и будет детально исследована. На рисунке (см. ниже) приведена предполагаемая схема полимерной ячейки с активным слоем на основе композита – полимер – неорганические наночастицы – с контролем цвета излучения электрическим полем (прототип). Приведенная схема не является окончательной и будет детализирована в процессе выполнения проекта. 8 Готовой технологии создания композитных слоев для органических светодиодов с переключением цвета излучения пригодной для коммерческого использования в настоящее время не существует. Согласно литературным данным и информации полученной руководителем проекта во время участия в Европейской Конференции по Молекулярной Электронике (июль 2005, Болонья, Италия,), работы в этой области в соответствующих компаниях (Cambridge Display Technology, Philips) находятся в стадии научных исследований. В то же время у Авторов имеется понимание путей решения проблеммы и необходимый задел для эффективных исследований в этой перспективной области. Понятно, что полимерные светодиоды на основе композитов с эффектом переключения цвета могли бы существенно упростить и унифицировать технологию производства полимерных цветных дисплеев с активной матрицей, путем сокращения количества используемых в ней полимеров, а также улучшить ее характеристики. Результаты разработки технологии композитных активных слоев для органических светодиодов могут быть использованы как в обычных так и в гибких цветных органических дисплеях с активной матрицей, а также при создании излучателей белого цвета и, возможно, источников когерентного излучения в следующих поколениях оптоэлектронных приборов. Права на интеллектуальную собственность Заявка на патент связанный с эффектом переключения электрическим полем цвета катодолюминесценции между зеленым и красным в сопряженном полимере PDPV смешанным с ZnO:Mg наночастицами не подавалась [3]. Детали опубликованного эффекта защищены посредством “know-how”. Новые технические решения, которые могут быть найдены в ходе разработки композитных слоев с эффектом переключения цвета эмиссии электрическим полем в голубой области спектра, являются предметом патентования. Возможные патенты будут оформляться с согласия и при участии Инвестора. Конкурентные преимущества Ближайшими конкурентами для нашего продукта являются перспективные разработки 14’’ дисплеев с разрешением 1280х768 на основе обычных органических светодиодов осуществляемые в кампаниях Philips, Cambridge Display Technology, DuPont Displays. В таких дисплеях для создания активной многоцветной матрицы необходимо использовать большое количество светодиодов на основе различных полимеров, каждый из которых обеспечивает излучение определенного цвета. Принципиальным преимуществом нашего продукта является возможность получения 2х или более цветов излучения из одного и того же композитного активного слоя органического светодиода в зависимости от приложенного электрического поля. Преимущества предлагаемого Проекта для Инвестора, в т. ч. возможность решения других задач, за рамками заявленных (см. «Перечень актуальных направлений 9 программы «РАН-СИСТЕМА ВЕНЧУР» пп. 2.1, 3.3, 5), которую открывает реализация данного Проекта, заключаются в следующем: 1 этап до 2008 г. (размер инвестиций = 0.3 млн. $) 1. Создание новой базовой (гибридной) технологии изготовления композитного рабочего слоя полимер – неорганические наночастицы для органических светодиодов, в котором цвет излучения в диапазоне от голубого до красного будет контролироваться электрическим полем. 2. Патентование технологии. 3. Создание демонстрационного образца композитного активного слоя для P-OLED. 2 этап до 2010 г. 1. Создание Производства дисплеев с использованием запатентованной технологии. 2008-2009 г. ( размер инвестиций = 10.4 млн. $) 2. Выведение Продукта на рынок . 2009-2010г. (продажи: 2009 г.- 30 млн. $, 2010 г.- 175,0 - 300,0 млн. $) Рынок сбыта Рынком для предлагаемого продукта является рынок органических светодиодов и дисплеев на их основе, который развивается в последние годы бурными темпами ( в 2004 г. абсолютный объем рынка составлял 430 млн. долларов, прирост 74% ). В настоящее время органические светодиоды используются в дисплеях цифровых камер и мобильных телефонов. Ожидается широкий выход полимерных дисплеев для настольных компьютеров и телевизоров на рынок уже в 2006 году. В перспективе, продукт позволит выйти на новые рынки: 1. Информационных экранов мегаразмеров. 2. Передачи информации непосредственно на стекло перед оператором (например, в автомобиле или самолете). 3. Создание handreader - переносного дисплея для чтения текста (вместо бумажной книги) с небольшим объемом памяти. 4. Высокое разрешение при небольшой площади позволяют создать очки виртуальной реальности (Virtual Reality). Согласно прогнозам объем рынка полимерных дисплеев с активной матрицей в 2008 году составит 1.8 млрд. долларов или 78 % всего рынка органических светодиодов. К 2010 г. достигнет объема не менее 3.5 млрд. долларов. (источник: http/www.ispli.com, nanobillboard.com). Порядок коммерциализации результатов разработки В течение этапа НИОКР (2 года) планируется провести работы по отработке технологии создания композитных слоев оптимального состава и по созданию прототипа - образца такого слоя на подложке с контактами. Работы будут проводиться в 4 этапа продолжительностью по 3 месяца. 1 этап - выбор компонентов - оптически активных полимеров и неорганических наночастиц - для композитов. 2 этап - оптические исследования композитов. 3 этап - оптимизация составов и параметров. 4 этап - создание прототипа. 10 По результатам НИОКР (3, 4 этапы) будут оформлены патенты. После успешного проведения этапа НИОКР, этап вывода продукции на рынок (в т. ч. организация производства) предполагается осуществить в течение 1 - 2 лет работы . Для выполнения работ по проекту потребуются следующие специалисты: научные сотрудники, лаборанты. – 4. В том числе: Алешин А. Н., руководитель проекта, с.н.с., к. ф. - м. н., - общее научное руководство, выбор материалов для композитных слоев, проведение и координация экспериментов, анализ результатов и корректировка задач. Ведущий специалист - подготовка и проведение исследований фотолюмиесценции композитных слоев: полимер-наночастицы. Специалист отдела - разработка, дизайн и изготовление подложек с электродами, нанесение на них композитных слоев. Снегуров С. Н., исполнительный директор. Общее количество специалистов: 2006 – 5; 2007 – 8; 2009 -- 20; 2010 -- 50. Табл. 1 Штатное расписание (план) Оклады не окончательные, т.к. общее финансирование пока неизвестно Наименование должностей Руководитель проектаген. директор Гл. бухгалтер Отдел НИОКР Ведущий специалист (химик) Ведущий специалист (физик) Специалист отдела (физик) лаборант Исполнительный директор ФИО Оклад ($.) 1200 Алешин А. Н. Подчинение Совету учредителей Имеется кандидатура 400 Исполнительному директору Имеется кандидатура Имеется кандидатура Имеется кандидатура Имеется кандидатура Снегуров С. Н. 700 Руководителю проекта Руководителю проекта Руководителю проекта Руководителю проекта Руководителю проекта 700 600 500 1000 Табл. 2 Данные по персоналу Категория персонала Численность персонала, чел 1 1 год 2 год 3 год 2 3 4 5 5 8 20 50 План расходов на заработную плату – итог по двум предыдущим таблицам. Табл. 3 Расходы на з/п Год Показатель, тыс. $. 11 4 год 1 год 2 год 3 год Фонд заработной платы, всего 43200 61200 144000 Всего (с учетом налоговых отчислений) 60048 85068 Продолжительность предлагаемого проекта ожидается ~ 2 года + 1года. Примечание: для инвестирования в производство, по окончанию 1 этапа проекта (1,5 года), представляется бизнес-план производства При этом ежегодное финансирование: - на 1- ом этапе - 2006 - 2008 г. предполагается ~ 120 000 $ - 2006 г., 180 000 $. - 2007 г. - на 2 - ом этапе - 2008 - 2009 г.~ 10.4 млн. $ (выпуск 240 тыс. дисплеев/мес.) В течение первого года планируется провести интенсивные исследования по разработке технологии создания оптимального состава композитных слоев в которых цвет излучения переключается в различных диапазонах видимого спектра электрическим полем. Планируется создание прототипа – демонстрационного образца такого слоя. В течение второго года планируется разработка и создание органических светодиодов работающих на этом эффекте. Работы в течение первого года будут проводиться в 4 этапа. Продолжительность каждого этапа ~ 3 месяца. При этом будут решаться следующие задачи: 1.1 этап. Выбор оптически активных полимеров и неорганических наночастиц обладающих максимумом излучения фото-, электролюминесценции от синего до красного. Разработка оптимальной конфигурации подложек и технологии осаждения композитного слоя. Подбор оптимальных составов композитов полимер-наночастицы. Этот этап является критически важным для всего проекта и требует предварительного финансирования в объеме ~ 40 % всей стоимости проекта для закупки необходимых материалов и определенного оборудования (см. ниже). 1.2 этап. Интенсивные исследования фотолюминесценции отобранных полимеров и неорганических наночастиц – как отдельно, так и композитов на их основе. Исследование эффекта переключения цвета излучения электрическим полем в отобранных композитах при использовании подложек со специально разработанными горизонтальными электродами (финансирования ~ 20 % всей стоимости проекта). 1.3 этап. Предварительный анализ полученных результатов. Оптимизация составов композитных слоев с переключением цвета между различными областями видимого спектра. Оптимизация конфигурации конечной структуры композит-электроды-подложка для разработки прототипа. Исследование временных параметров эффекта переключения цвета излучения электрическим полем в композитных слоях. Теоретическое обоснование исследуемого эффекта (финансирования ~ 20 % всей стоимости проекта). 1.4 этап. Окончательный выбор композитных слоев для различных диапазонов спектра, итоговая отработка технологии, создание прототипа активного слоя с переключением используя напряжение не выше 5 V. Суммирование результатов, определение их патентоспособности, подготовка публикации по результатам исследований. Написание Бизнес плана для создания производства. 12 В заключение первого года этого проекта мы планируем представить новую технологию создания композитного слоя с эффектом переключения цвета, технологию его нанесения и опытный образец такого слоя (финансирования ~ 20 % всей стоимости проекта). Состояние и источники инвестирования в реализацию проекта Инвестиции в предлагаемый проект на ранней стадии проводились за счет собственных средств. Основные предварительные исследования были проведены за счет заявителей, выбор направления и полученные положительные результаты базировались на основе нашего многолетнего опыта работы области проводящих полимеров. Разработчики не обращались за инвестициями в другие организации. Предстоящие затраты по проекту Для успешной реализации проекта планируется использовать имеющиеся у заявителей установки для исследования электрических и оптических характеристик твердых тел в широком интервале температур (300 – 1.8 К). Необходимым дополнительным условием реализации предлагаемого проекта является закупка материалов и оборудования для создания композитных слоев. Предварительный список необходимых материалов и оборудования из расчета финансирования ~ 120 000 – 180 000 $ в год приведен ниже. Материалы Материал 6 Сумма, USD 4080 840 6 5040 50 грамм 100 10 1000 штуки 100 20 2000 единицы PPV полимер грамм PPV сополимер грамм ZnO; CdS, CdSe наночастицы SiO2 подложки Цена за един., USD 680 Кол-во Лабораторная посуда 3000 Лабораторные химикаты и газы 3000 Материалы для контактов (провода) м 100 5 500 Всего 18620 Оборудование комплектующие Ультразвуковая дробилка 3000 1 Сумма, USD 3000 Аналитические весы 2000 1 2000 Прецизионная центрифуга 7000 1 7000 Описание Цена, USD 13 Кол-во Прецизионные пипетки (разного объема) 150 4 600 Вытяжной шкаф 12000 1 12000 Вакуумный насос 1000 3 3000 Всего 27600 Аренда помещения (А2) – 100 м2 х 36= 3600 $ Ориентировочный бюджет проекта Статьи расходов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Сумма, USD 2006 г. 2007 г. 18620 18620 27600 32000 60048 85068 4000 4000 5000 6000 3600 3600 10000 20000 1132 712 120000 180000 Материалы Оборудование Зарплата (вместе с налогами) Командировки Соисполнители Аренда помещения Маркетинг Патентование Другие расходы Итого Всего 300000 14
