基于周期性微纳结构的高性能柔性顶发射有机电致发光器件研究

Flexible organic light emitting devices (FOLEDs) have attracted much attention due to can be folded and curled. They are much more suitable for modern electronics requirement of light, portable and easy design. Top-emitting OLEDs (TOLEDs) have become key direction because of high efficiency, aperture ratio and resolution. Therefore, FTOLEDs is essentially important for manufacturing application. Unfortunately, surface plasmon–polariton (SPP) modes associated with the metallic electrode/organic interface may lead to power loss. In the other hand, microcavity effect persisted in the TOLEDs results in strong viewing angle-dependent emission spectra, which is an obstacle to achieve FTOLEDs. Moreover, considered as lifetime and stability, flexible encapsulation is also very important. This project focuses on efficiency, viewing angle-dependent and flexible encapsulation of FTOLEDs. Reducing SPP modes power loss and eliminating viewing angle-dependent of TOLEDs employs by integrating micro-nanostructures. In addition, we will also develop flexible encapsulation method and fabrication process of micro-nanostructures. Finally, we can achieve a high efficiency, high mechanical robustness and viewing angle-independent FTOLEDs and contribute to large-scale manufacturing application of FTOLEDs.

柔性有机电致发光器件（flexible organic light emitting devices，FOLEDs）由于其可折叠卷曲的独特优越性，更能满足现代电子产品轻薄、便携及易于设计等方面的需求。而顶发射OLEDs（Top-emitting， TOLEDs）高效率、高色纯度及大开口率的优点，使其成为了OLEDs研究的主流。因此，发展FTOLEDs对其走向产业化具有重要意义。但是TOLEDs存在明显的表面等离子体模式能量损失和光谱角度依赖问题；考虑到寿命和稳定性的问题，柔性封装方法也非常重要。本项目聚焦FTOLEDs的效率、光谱角度依赖及柔性封装等问题。利用微纳结构减小FTOLEDs的表面等离子体模式能量损失，消除光谱角度依赖。并关注柔性封装方法和制备微纳结构新工艺的开发，旨在获得高效率、高机械稳定性、无角度依赖的FTOLEDs。为推动FTOLEDs应用的大规模产业化做出有益的探索。

柔性有机电致发光器件（flexible organic light emitting devices，FOLEDs）由于其可折叠卷曲的独特优越性，更能满足现代电子产品轻薄、便携及易于设计等方面的需求，被视为下一代平板显示器的最具优势技术。由于FOLEDs不使用易碎衬底，与传统显示器件相比，更牢固、更安全、更耐用。另一方面，柔性的特点又使其可以装配于各种曲面，实现新颖的设计和应用，所以它在室内及车载照明、装饰及景观照明等领域具有极强竞争力。本项目完成过程中，聚焦柔性有机电致发光器件，从器件微纳结构化设计、新型电极、发光材料及柔性衬底等核心问题展开研究，实现了器件效率和稳定性等性能的提升。重要结果包括：1.器件微纳结构化设计。提出利用纳米压印技术在有机功能材料上制备微纳结构，激发表面等离子体模式耦合成光波出射，提高了器件的光取出效率。利用随机和有序褶皱结构，实现了高效率、高可拉伸性和高机械稳定性的可拉伸有机电致发光器件。此外，我们对近期在OLEDs中引入微纳结构，提升OLEDs的光取出和调控OLEDs的发光性质进行了总结，发表了综述文章。2.新型电极。开发了包括脱膜转写PEDOT: PSS和银纳米线复合电极、热退火和硝酸掺杂制备石墨烯、光刻辅助转移和微图案化石墨烯以及利用S1805光敏材料和Ag作为复合种子层制备超薄金薄膜等柔性电极的制备方法，并利用这些电极制备了高性能有机电致发光器件。3.发光材料。利用溶液处理空穴注入层表面和表面钝化工艺分别提升了钙钛矿发光器件和太阳能电池的效率。另外，利用有机晶体剥离技术和多层结构，实现了有机晶体面发射的红光、绿光、蓝光OLEDs。并且利用替代掺杂实现了白光有机单晶电致发光器件。4.柔性衬底。研究了多种成品布料的纺织结构，并以丝绸为衬底，制备了高效率，高机械稳定性的FOLEDs。以上研究为高性能柔性有机电致发光器件的发展做出了有益探索。