Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός εύκαμπτων διατάξεων OLED με τεχνικές εκτύπωσης
Creators: name: Σταύρου, Κλείτος Ανδρέα
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός
Εύκαμπτα εκτυπωμένα οργανικά ηλεκτρονικά
Πολυμερή
OLED
Flexible printed organic electronics
Polymers

description: Η ανάγκη να αντικατασταθούν τα τοξικά, σπάνια και ακριβά υλικά κατασκευής πηγών φωτός στερεάς κατάστασης LED με υλικά βασισμένα στον άνθρακα C οδήγησε στην εμφάνιση της τεχνολογία των οργανικών LED (OLED). Τα τελευταία χρόνια έμφαση έχει δοθεί στα πολυμερικά υλικά για εκπομπή φωτός από πηγές μαλακής ύλης (PLED). Οι φυσικές ιδιότητες των πολυμερών άνοιξαν το δρόμο για μια πληθώρα αναφορών πειραματικής ανάπτυξης και βελτιστοποίησης εύκαμπτων συσκευών με εκτυπωμένα στρώματα εκπομπής φωτός και αγωγής φορέων χωρίς ωστόσο να απεγκλωβίζονται εξολοκλήρου από τις κοστοβόρες και μικρής κλίμακας τεχνικές κενού. Στην εργασία αυτή διερευνούμε και χαρακτηρίζουμε μια σειρά πολυμερικών υλικών εκπομπής (καινοτόμων παρασκευασμένα σε εργαστηριακή κλίμακα και εμπορικών), που εκπέμπουν σε μία εκτεταμένη γκάμα χρωμάτων, με τις τεχνικές της Φασματοσκοπίας Φωτοφωταύγειας (ΦΦ) και της Φασματοσκοπικής Ελλειψομετρίας (ΦΕ). Αναπτύσσοντας πρότυπες συσκευές PLED σε υποστρώματα γυαλιού μπορέσαμε να καταγράψουμε τα φάσματα Ηλεκτροφωταύγειας ΗΦ κάθε υλικού αποκαλύπτοντας ομοιότητες και διαφορές με τα φάσματα ΦΦ. Παράλληλα, έγινε η καταγραφή των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών λειτουργίας των παραγόμενων OLED διατάξεων για κάθε πολυμερές. Με την βοήθεια της ΦΕ προσδιορίσαμε τα ιδανικά πάχη των εμπλεκόμενων στρωμάτων ενώ μέσω και Μικροσκοπίας Ατομικών Δυνάμεων μελετήθηκαν τα επιφάνεια του κάθε υμενίου. Προχωρώντας ένα βήμα παραπέρα, ερευνήθηκε η αντικατάσταση των υμενίων που παρεμπόδιζαν την πλήρη μεταφορά της ανάπτυξης των PLED σε τεχνικές εκτύπωσης μεγάλης κλίμακας όπως η Εναπόθεση Σχισμής (Slot Die). Χρησιμοποιώντας κυρίως την τεχνική Slot Die αναπτύξαμε τα πρώτα εύκαμπτα πλήρως εκτυπωμένα PLED τα οποία χαρακτηρίστηκαν όμοια με τα πρότυπα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι είναι δυνατό να φτάσουμε και να ξεπεράσουμε τις αποδόσεις των πρότυπων ΡLED στις εύκαμπτες συσκευές. Για τα εμπορικά υλικά η ένταση φωτεινότητας έφτασε τις 3500cd/m2 , τιμή που αποτελεί μεγάλη καινοτομία για εύκαμπτες διατάξεις που εκτυπώθηκαν σε συνθήκες περιβάλλοντος. Επιπλέον επιτεύχθηκε εκπομπή καθαρού λευκού φωτός με χρωματικές συνταγμένες (0.33,0.34) που αποτελεί μεγάλο βήμα για την περεταίρω χρήση του σε διάφορες εφαρμογές φωτισμού.
description: The need to replace the toxic, rare and expensive materials of producing solid state LED as light sources with the alternative carbon-based C materials led to the emergence of organic LED (OLED) technology. In recent years, emphasis has been placed on polymeric materials for light emission from soft material sources (PLED). The physical properties of the polymers have paved the way for a wealth of reports of experimental development and optimization of flexible devices with printed light emission and carrier treatment layers without, however, being totally exhausted by cost-cutting and small-scale vacuum techniques. In this study, we investigate and characterize a series of polymeric (innovative and commercial) broadcasting materials, an extensive range of colors, by using Photoluminescence Spectroscopy (PL) and Spectroscopic Ellipsometry (SE) techniques. By developing standard rigid PLED devices we were able to record the Electroluminescence (EL) spectra of each material revealing similarities and differences with the respective PL. We recorded the electrical characteristics for each polymer and copolymer in order to tune white light emission. With the aim of SE we have determined the ideal thicknesses of the involved layers and by Atomic Force Microscopy we characterized the surface morphology of each layer. Moving one step further, we investigated and replaced those films that were blocking the full transfer of PLED growth to large-scale printing techniques such as Slot Die. Using mainly the Slot Die technique we developed the first flexible fully-printed PLEDs that were characterized in the same way as standard ones. The results showed that it is possible to achieve the efficiency of the standard PLED devices on rigid and flexible substrates as well. For the commercial emitting materials luminance reached 3500 cd/m2, a value that surpasses the standards for flexible OLEDs fabricated via printing techniques in ambient conditions. Furthermore, extraction of pure white light was achieved by color tuning of a terpolymer, with chromatic coordinates of (0.33, 0.34), a big step when it comes to indoor lightning applications.