智能透明有机白光照明器件

Transparent OLED light source is a unique solid-state lighting technology, which opens up lots of innovative applications such as the light sources for windows in a building, sunroof in automobile, or glass partitions in office. In daytime a room can be filled with comfortable natural light or graceful spatial impression, when necessary the transparent OLED attached to the window will take over to provide illumination. However, for such indoor lighting it may not be necessary to have light emission from both sides. In such a case, 50% of light emission is useless, which further produces light pollution and wastes energy. In other words, if all the emitted light can be collected for one-side emission instead of dual side, the luminous efficiency can be doubled. This project aims to develop "smart" transparent white OLED light source by use of smart glass technology. Smart glass will be adopted as substrate for transparent OLED fabrication and is used for tuning the light-emitting direction. When OLED is off, the panel is transparent. When OLED is on, the light can be tuned to either dual-side emission or top-emission. This project will combine the advanced technologies of smart glass, OLED tandem structure and novel transparent cathode, with ultimate targets to fabricate smart transparent white OLED lighting with a power efficiency of 25 lm/W and an optical transparency of 60%. The smart devices and device/electrode/interface engineering developed in this project will buttress the national R&D development on transparent OLED lighting.

透明白光OLED照明是富有创意的固态照明技术。它可用作建筑物窗户、汽车天窗及办公室玻璃隔墙照明，一方面为人们提供窗外舒适自然光或优越空间感，另一方面还提供新型装饰照明。然而，对于通常的透明OLED光源，光线会从面板两面同时发出。在大多数只需单面照明的情况下，这样会导致50%的光被损耗掉，从而造成光污染和能源浪费。因此，如能把双面发光变成单面发光，透明白光器件的效率就可马上提高一倍。本项目拟采用电致变色玻璃为OLED 衬底来调控透明OLED的发光方向，使之由两面发光变为单面发光。即在OLED 关闭时，玻璃呈现透明；OLED工作时，既可实现双面发光，又可调控为顶发射单面发光。本项目拟将电致变色技术、OLED叠层技术和新型透明阳极技术集于一体，力求制备出功率效率达25 lm/W、整体透光率达60%的智能白光OLED 照明器件，从而加深对透明OLED的理解，为我国OLED照明产业化提供重要技术。

本研究主要通过对电致变色玻璃、透明电极及OLED结构的研发，制作智能发光器件。智能玻璃并不是最新的技术，但从未被应用于OLED。我们把基于PEDOT的电致变色玻璃被用作智能发光器件基底，用于调节发光方向。使得在OLED关闭时，玻璃呈现透明；OLED工作时，既可实现双面发光，也可调控为顶发射单面发光。这项研究十分具有吸引力。直到如今，鲜有人报道讨论智能玻璃在OLED上的应用。基于目前的研究，本实验拟使用高分子离子液体和PEDOT分别作为离子传导分离器和电极，构造一个由聚合物构成的有机电致变色发光器件（ECD）。因此，本实验首先研制新的非挥发性和高离子导电性的固体传导材料的。合成实验分三步进行，在惰性气体环境中，由3,4-亚乙基的0.1 M的Li（CF3SO2）2N无水乙腈的溶液反应制得，再进一步聚合。PEDOT薄膜由电化学聚合制备，使用Ag/ AgCl 和铂片作为参考电极和对电极。设计如下电致变色发光器件结构，ITO玻璃上生成90 nm PEDOT，刮涂0.5 μm的聚合离子液体，最后覆盖上另一片附着90 nm PEDOT的ITO玻璃，得到一个全固态的智能玻璃器件。另外，运用镁银合金作为透明电极，分别制作半透明绿光、白光OLED器件，当玻璃变得高度不透明，器件顶发射电流效率显著提高亮度，大约可以增加两倍。对于绿色OLED设备，电流效率从9.5 cd/A增加到19 cd/A。对于白色OLED设备，它从7.5 cd/A增加到15.5 cd/A。在这个研究的基础上，我们进一步研究了无机物WO3的电致变色器件。最终通过电压调节，实现透过率15%的变化。与绿光OLED相结合后测试可得，对电流效率及亮度的调节程度相比于PEDOT，性能表现较差。.本工作第一次成功结合了电致变色玻璃与有机发光二极管(OLEDs)，制备出智能有机发光器件。在外部施加电压时，玻璃的颜色由淡蓝色变为深蓝色。因此，利用这种着色和褪色的玻璃基板可以调节OLED的发光方向。例如，在白天，窗户透明时房间可以充满舒适的自然光线并且欣赏到室外美丽的风景，必要时，附着在窗户上的透明OLED将提供照明。我们相信，智能玻璃和OLED的组合将为未来OLED照明应用带来一个新的概念。