超柔性织物衬底顶发射有机发光器件(Fa-TOLED)具有开口率大、效率高和机械灵活性强等优点,被认为是理想的可穿戴有源矩阵显示器件。然而,构建TOLED器件最广泛采用的策略是真空沉积从底部反射电极到顶部半透明金属电极的所有功能层,这不仅成本高昂,而且顶发射器件中反射电极和半透明金属电极之间不可避免地会产生微腔效应,从而导致器件发射光谱角度依赖性和非朗伯发射特性。全溶液印刷型顶发射器件可以有效解决以上问题。然而,在不损害器件发光性能的前提下,要实现从底部反射电极(RBE)到顶部透明电极(TTE)的高效全溶液加工仍具有挑战性。其主要原因是溶液印刷的RBE缺乏高反射性,并且在印刷过程中TTE油墨或溶液直接涂覆在有机层功能层上会造成溶剂对下层薄膜的侵蚀,从而导致器件发光性能下降,甚至完全失效。因此,发展经济、高效且规模化制备可穿戴Fa-TOLED器件仍面临巨大挑战。
针对这一难题,南京邮电大学材料科学与工程学院、有机电子与信息显示国家重点实验室张新稳教授与陈月花副教授课题组提出了柔性大面积RBE和TTE的全溶液印刷制备方案,研制出织物衬底的可穿戴顶发射聚合物发光器件(Fa-TPLED)。通过快速银镜反应并结合剥离技术在织物衬底上制备出高反射率银阴极(~94%)和高透光率的PDMS/AgNWs/PEDOT:PSS透明阳极(~84%),系统研究了TTE与衬底界面之间的分离机制。通过软接触层压制备出大面积Fa-TPLED,器件的电流效率为16.3 cd/A,外量子效率为4.9%,并且完全抑制了由微腔效应引起的发射光谱角度依赖性和非朗伯发射。此外,Fa-PLED具有优异的机械稳定性,在连续弯折200次(弯折半径为4 mm)后器件的电流效率仍能保持到14.3 cd/A。该研究成果为低成本、高效率的织物可穿戴器件的发展提供了一条新途径,在新兴的智能柔性/可穿戴电子产品中显示出巨大的应用潜力。相关结果以“Efficient Flexible Fabric-Based Top-Emitting Polymer Light-Emitting Devices for Wearable Electronics”为题发表在《Small》期刊上。重点实验室张新稳教授和陈月花副教授为共同通讯作者,李瑞卿博士为论文第一作者。
该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究重大项目、有机电子与信息显示协同创新中心等项目的支持。
可穿戴顶发射聚合物发光器件的结构与性能
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202305327
(撰稿:张新稳 编辑:陈宁娜 审核:仪明东)