Summary
Nous présentons un protocole pour la fabrication d'une diode de chandelles bleu danger lumière électroluminescente organique (OLED) pour la protection des yeux et de la sécrétion de mélatonine.
Introduction
De nos jours, les sources d'éclairage LED comme CFL et sont abondamment utilisés pour l'éclairage intérieur et extérieur, en partie pour des raisons d'économie d'énergie. Cependant, ces lumières sont riches en émission bleu, montrant une plus forte tendance à provoquer des bleus risques. LED et CFL émettent un spectre enrichi avec la lumière bleue, conduisant à des dommages irréversibles aux cellules rétiniennes 1, 2, 3, 4. La lumière bleue ou une lumière blanche intense avec une grande CCT supprime la sécrétion de la mélatonine, une hormone oncostatique, ce qui peut perturber le rythme circadien 5, 6 et le comportement de couchage 7, 8. La mélatonine, une hormone essentielle pour le rythme circadien, est synthétisée dans la glande pinéale 9. Un niveau élevé de mélatonine est observée au cours de la période sombre au cours de la 24-h de lumière-obscurité cycle 10. Cependant, la lumière intense la nuit supprime sa synthèse et perturbe le rythme circadien 11. Mélatonine suppression due à une surexposition à la lumière vive pendant la nuit peut être un facteur de risque pour le cancer du sein chez les femmes 12, 13, 14. Outre ces risques, la lumière bleue interrompt les activités d'amphibiens nocturnes et peut être une menace pour la protection écologique. Il a également été signalé que l' éclairage LED dans les musées est décolorer les couleurs réelles des peintures à l'huile peints par Van Gogh et Cézanne 15, 16.
Ainsi, une CCT libre et une faible bougie comme LED organique bleu-émission (OLED) peut être un bon substitut pour les LED et CFL. Bougies émettent une CCT bleu-risque-libre et faible (1,914 K) illumination, ainsi qu'une haute qualité (haute couleur indice de rendu, CRI) spectre d'émission. However, la plupart des dispositifs d'éclairage entraîné électricité émettent de la lumière bleue intense avec un relativement élevé CCT. Par exemple, la CCT le plus bas est environ 2.300 K pour les ampoules à incandescence, alors qu'il est de 3000 ou 5000 K pour les tubes fluorescents blancs chauds ou froids et luminaires à LED. Jusqu'à présent, peu OLEDs du TDC presque libres de l'émission bleue ont été fabriqués pour l'éclairage de l'homme-friendly. En 2012, le groupe de Jou a rapporté un physiologiquement amical, sèche-traitée, seule OLED couche émissive avec une CCT de 1773 K et un rendement énergétique de 11,9 lm / W 17. Le dispositif présentait une CCT beaucoup plus faible par rapport à l'ampoule à incandescence (2.300 K), tandis que son efficacité énergétique était pas acceptable d'un point de vue d'économie d'énergie. Ils ont rapporté une autre chandelle style sec traitée OLED en utilisant des doubles couches émissives le long d'une couche de modulation de porteuse 18. Il présente une faible CCT de 1.970 K et une efficacité de puissance de 24 lm / W. Plus tard, une OLED sèche-traitée consistant of trois couches émissives le long d'une couche porteuse de modulation a été signalé 19. Son efficacité énergétique était 21-3 lm / W et varié avec le CCT, qui allait de 2500 K à 1.900 K. En 2014, Hu et al. fait état d' une OLED hybride sèche-traitée avec des doubles couches émissives séparées par une couche intermédiaire, qui a montré une efficacité de puissance élevée de 54,6 lm / W et une faible CCT de 1.910 K 20. Récemment, le groupe de Jou a fabriqué une haute efficacité chandelles style OLED en utilisant des couches émissives doubles 21. Il présente une haute efficacité de puissance de 85,4 lm / W avec une CCT de 2279 K. Jusqu'à présent, tous les efforts ont été faits pour développer une grande efficacité, dispositifs OLED chandelles style bas TDC en utilisant des procédés à sec et architectures de dispositifs compliqués 17, 18, 19, 20, 2122. Concevoir une OLED aux chandelles avec procédé par voie humide faisabilité tout en ayant simultanément une CCT faible, un rendement énergétique élevé et une qualité élevée de la lumière est un défi. Aucune étude n'a été mis au point pour décrire la sensibilité du spectre d'émission d'une source lumineuse donnée par rapport à la lumière bleue. La qualité de la lumière la nuit peut être décidée / améliorée pour réduire au minimum la suppression de la sécrétion de mélatonine.
Il y a quelques modèles rapportés qui calculent la quantité de suppression. Tout d' abord, Brainard et al. 23 et Thapan et al. 24 ont rapporté la sensibilité spectrale en utilisant une lumière monochromatique. Plus tard, l'effet de la lumière polychromatique sur la suppression de la mélatonine a été décrit 25, 26. Ce dernier est adopté dans cette étude, puisque la plupart des luminaires disponibles dans le commerce ou de nouvelles sources d'éclairage sont polychromes et duréesur toute la plage visible (ie, du rouge au violet profond).
Dans ce travail, nous présentons des protocoles détaillés pour la fabrication d'OLEDs chandelles libre bleu danger-par des procédés secs et humides. Dans les deux procédés, l'architecture du dispositif est simplifiée en utilisant une seule couche émissive sans aucune couche de modulation de porteuses. Le spectre électroluminescent (EL) de l'OLED fabriqué est analysé pour la limite d'exposition de la rétine et pour le niveau de suppression de la sécrétion de la mélatonine. Une limite d'exposition maximale de la lumière émise à la rétine est calculée en utilisant l'aspect théorique qui a été signalé par la Commission électrotechnique internationale (CEI) 62471 norme 27, 28. La limite d'exposition maximale "t" est calculé en utilisant le spectre d'émission de chaque OLED à la luminosité de 100 et 500 lx, suffisante pour la maison et l'éclairage de bureau, respectivement. Tout ste de calcul liésps sont séquentiellement donnée dans la section de protocole. En outre, l'effet de l' éclairage sur la sensibilité à la suppression de la mélatonine est calculée en suivant les équations du spectre de suppression de la mélatonine 29 d'action. Le calcul se fait en suivant les étapes indiquées dans la section de protocole. Les valeurs calculées de la limite maximale d'exposition "t" et la sensibilité à la suppression de la mélatonine (en%) par rapport au CCT sont donnés dans le tableau 3.
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Protocol
REMARQUE: Tous les matériaux utilisés sont non-cancérigène, non inflammable et non toxique.
1. Fabrication de chandelles bleu-risque sans OLED
- procédé sec
- Prendre une lame de verre en tant que substrat destiné à être revêtu d'un 125 nm d'oxyde d'indium et d'étain (ITO), la couche d'anode. Laver le substrat avec 200 ml (50 ml de détergent liquide et 150 ml d'eau déminéralisée) de solution de savon. Rincez le substrat avec de l'eau déminéralisée. Sécher le substrat à l'aide d'un pulvérisateur à jet d'azote.
- Mettez le substrat sur un porte-lame de verre et tremper le support de diapositives dans une solution d'acétone dans un bécher. Placer le bécher dans un bain à ultrasons. Soniquer le substrat à 50 ° C pendant 10 min.
- Transférer le porte-lame avec le substrat à une solution d'isopropanol dans un bêcher et encore sonication à 60 ° C pendant 10 min.
- Retirez le substrat du bêcher et le mettre dans la fente UV / ozone pendant 10 min pour sécher. Nettoyer la surface complètement.
- Briser le VACUUm de la chambre d'évaporation thermique en fermant la vanne de vide élevé et l'ouverture de la soupape de gaz azote dans la chambre.
- Charger le substrat nettoyé dans la chambre sur le porte-substrat en rotation. Pour chaque couche qui sera déposé, charge 100 mg de chaque matière organique nécessaire, 3 mg de fluorure de lithium (LiF), et un 224 mg d'aluminium (Al) lingot dans le creuset à l'intérieur de la chambre.
- Fermez la porte de la chambre et d' attendre un vide poussé de 5 × 10 -6 Torr. Une fois que le vide élevé est atteint dans la chambre, commencer le dépôt des couches organiques sur le substrat d'ITO.
- Déposer une couche d'injection de trou de 5 nm à un taux de 0,8-1 Å / s de dépôt.
- Déposer une couche de transport de 25 nm à une vitesse de 1 à 1,5 Å / s de dépôt.
- Déposer une couche émissive 30 nm (8 en poids.% Colorant vert et 0,85 en poids.% De colorant rouge profond dopé dans 20 mg d'un hôte spécifié) à un taux de 1-1,5 Å / s de dépôt.
- Déposez 30 nm couche de transport d'électrons à une vitesse de 1 à 1,5 Å / s de dépôt.
- Déposer une couche de 20 nm de transport d'électrons co-évaporer avec un matériau d'injection d'électrons à une vitesse de 1 à 1,5 Å / s de dépôt.
- Déposez une couche de LiF injection d'électrons de 1 nm à un taux de 0,3-0,4 Å / s de dépôt.
- Déposer une couche cathodique 100 nm d'Al à un débit de 10 à 15 Å / s de dépôt.
- Eteignez le régulateur de courant et attendre 10 min sous vide poussé. Fermez la vanne pour vide poussé et ouvrir la vanne pour le gaz d'azote dans la chambre pour briser le vide poussé.
- Déplacer le dispositif OLED fabriqué à partir de la chambre à l'atmosphère, puis le transférer à une boîte à gants avec une machine d'encapsulation sous atmosphère d'azote.
- Encapsuler le dispositif OLED fabriqué avec un couvercle en verre à l'aide de la colle, puis sécher la colle en plaçant le dispositif dans la boîte de rayonnement UV pour 110 s.
- Ejecter le dispositif OLED encapsuléla boîte à gants et le transférer à la chambre noire pour les mesures.
- procédé humide
- Nettoyer le substrat revêtu d'ITO en utilisant les procédures de nettoyage ci-dessus des étapes 1.1.2 à 1.1.4.
- Prendre une solution aqueuse de PEDOT: PSS (stocké à 4 ° C), pour déposer la couche d'injection de trous. Filtrer la solution dans un flacon en utilisant un filtre d'un diamètre de 25 mm, constitué d'un tissu en nylon ayant une taille de pores de 0,45 pm.
- Dans un flacon, préparer la solution de couche de transport de trous de 3,6-bis (4-vinylphényl) -9-éthylcarbazole (30) VPEC dissous dans un solvant de chlorobenzène dans un rapport de 3 mg: 1,000 pi. Soniquer la solution pendant 30 min dans le bain à ultrasons et filtrer la solution traitée par ultrasons dans un flacon avec un filtre d'un diamètre de 15 mm, constitué d'un tissu en nylon ayant une taille de pores de 0,45 pm.
- Préparer une solution pour la couche émissive.
- Prenez 5 mg du matériau hôte spécifié et dissoudre in tétrahydrofuranne (THF) dans un rapport de 10 mg: 1.000 ul. Soniquer l'hôte solution à 50 ° C pendant 30 min.
- Prendre 1 mg de chacune des matières des clients requises et les dissoudre dans du THF dans un rapport de 1 mg: 1,000 pi. Soniquer l'invité-solution à 50 ° C pendant 30 min.
- Filtrer chaque solution séparément dans des flacons avec un filtre de 15 mm de diamètre constitué d'un tissu en nylon ayant une taille de pores de 0,45 pm.
- Mélanger la guest-solution dans l'hôte solution selon le pour cent en poids donné (3 en poids.% Du colorant jaune, 6 en poids.% De l'orange-dye, et 12,5 en poids.% Du colorant vert), le dopage pour la couche émissive.
- Transférer les flacons de PEDOT: PSS, VPEC, et des solutions de couche émissive avec substrat pré-nettoyé et pipette les dans la boîte à gants.
- Commencer appliquant les couches sur le substrat d'ITO dans la séquence suivante, sous atmosphère d'azote: la couche d'injection de trous, une couche de transport de trous et la couche émissive.
- Déposez une couche d'injection de trous de 35 nm par centrifugation une solution de 750 pi de PEDOT: PSS à 4000 tours par minute (tpm) pendant 20 s.
- Sécher le PEDOT: PSS couche à 120 ° C pendant 40 min pour éliminer le solvant résiduel.
- Déposer une couche de transport de trous 10 nm par dépôt par centrifugation d'une solution de 400 pi de VPEC à 3000 tours par minute pendant 20 s.
- Cuire la couche à 120 ° C pendant 20 min pour éliminer le solvant résiduel.
- Chauffer la couche à 230 ° C pendant 40 minutes pour une réaction de reticulation se produise avant le dépôt de la couche émissive 30.
- Déposer une couche émissive 20 nm par dépôt par centrifugation d'une solution de 400 pi à 2500 rpm pendant 20 min.
- Éjecte le substrat revêtu par centrifugation à partir de la boîte à gants à l'atmosphère et le transférer dans la chambre d'évaporation thermique pour le dépôt supplémentaire de couches. Casser le vide de la chambre d'évaporation thermique en fermant la vanne de vide poussé et ouvrir la vanne de l'azotegaz à la chambre.
- Charger le substrat dans la chambre sur le porte-substrat en rotation. Chargez le 45 mg de TPBi, 3 mg de LiF, et 224 mg Al lingot dans le creuset à l'intérieur de la chambre pour les couches qui seront déposés. Déposer les couches sur le substrat avec la couche émissive dans la séquence suivante.
- Déposer une couche de TPBi de transport d'électrons 32 nm à une vitesse de 1 à 1,5 Å / s de dépôt.
- Déposer une couche de LiF d'injection d'électrons de 1 nm à un débit de 0,3 à 0,4 Å / s de dépôt.
- Déposer une couche cathodique 100 nm d'Al à un débit de 10 à 15 Å / s de dépôt.
- Eteignez le régulateur de courant et attendre 10 min sous vide poussé. Suivez les procédures ci-dessus des étapes 1.1.8 à 1.1.11 pour compléter le dispositif OLED encapsulé.
- Calcul de la limite d'exposition admissible rétine "t":
- Mesurer le spectre EL du dispositif d'éclairage à l'aide d'un spectroradiometer. Le spectre EL résultant est représenté sur la figure 1a.
- Mesurer les données EL spectre (intensité par rapport à la longueur d'onde) à une CCT.
- Convertir les données de spectre EL à rayonnement spectrale λ E (intensité normalisée par rapport à la longueur d' onde). Changer le spectre au format illustré à la figure 1b.
- Les données spectrales de la fonction de la lumière pondérée bleu pour mesurer le risque de la rétine de la source d'éclairage (c. -à- dessiner la fonction risque de lumière bleue B (λ) par rapport à la longueur d' onde) 28. L'intrigue résultante est représentée sur la figure 1c.
- Calculer la valeur du rayonnement (E B) d'une source de lumière donnée en utilisant le spectre radiance E λ et bleu-hazard fonction B (λ) correspondant à chaque longueur d' onde.
- Mettez les valeurs de E λ et B (λ) des parcelles mentionnées ci - dessus dans la formule suivante:
- Obtenez la valeur numérique de E B en W m -2.
- Mettez la valeur de E B dans la limite d'exposition admissible rétinienne "t" au maximum de la formule:
..... (2) - Acquérir la limite d'exposition "t" par rapport à la CCT d'une source lumineuse donnée.
- Calcul de la sensibilité de la suppression de la mélatonine:
- Mesurer le spectre EL d'un dispositif d'éclairage donné en utilisant spectroradiomètre. Le spectre obtenu est représenté sur la figure 2a.
- Obtenez la puissance de suppression de la mélatonine par quantique, S PQ, à partir des données programmées 29. Pour un λ de lumière monochromatique donnée, exprimer le PQ S comme suit:
S PQ (λ) = 10 (λr-λ) / C ............. (3)
Les valeurs de S PQ (λ) par rapport à la longueur d' onde sont donnés dans le tableau 1 et le graphique correspondant est représenté sur la figure 2b. - Utilisez la fonction de luminosité photopique V (λ) pour convertir S PQ (λ) dans la puissance de la mélatonine de suppression par lux, S LC (λ), afin de lui donner un sens pratique. Les valeurs de V (λ) par rapport à la longueur d' onde sont donnés dans le tableau 2 et le graphique correspondant est représenté sur la figure 2c.
- Exprimez la puissance de suppression de la mélatonine en corrélation, S LC (λ), pour une lumière polychromatique, comme suit: 29
S LC (λ) = ∫λS PQ (λ) S I (λ) dλ / ∫ V (λ) S I (λ) dλ ............... .. (4) - Placer les valeurs de l'intensité I S (λ) à partir du spectre d'une ELcompte tenu de la source lumineuse ainsi que les valeurs de S PQ (λ) et V (λ) par rapport à la longueur d' onde dans la formule ci - dessus et calculer la CL S (λ) comme suit:
LC S (λ) =
- Récupérer une valeur numérique de S LC (λ) en lx -1 du calcul ci - dessus. Par exemple, en plaçant le S I (λ) du spectre EL de l'OLED aux chandelles donné avec une TCB de 1 940 K, la puissance de suppression de la mélatonine est la suivante :
LC S (λ) = 90 lx -1 - Choisissez une lumière de référence pour calculer la sensibilité de la suppression de la mélatonine relative d'une source de lumière donnée. La lumière de référence peut être une longueur d'onde de 460 ou 480 nm. Ici, nous choisissons une lumière bleue de 480 nm comme la lumière de référence.
- Calculer la LC S (λ) pour la lumière bleue de référence (480 nm) en utilisant la formule mentionnée ci - dessus.
LC (480 nm) = 3.445 lx -1 - Divisez la LC S (λ) d'une source de lumière donnée par la LC S (480 nm) et multiplier le quotient par 100 pour obtenir le pourcentage de sensibilité de la suppression de la mélatonine (%) d'une lumière relative donnée à la lumière bleue de référence.
Relative suppression de la mélatonine sensibilité =
× 100% ......... .... (5)
NOTE: Par exemple, la sensibilité par rapport à la suppression de la mélatonine =
X 100% = 2,61%. Ainsi, l'OLED aux chandelles donnée montre une suppression de sensibilité de la mélatonine de 2,61% par rapport à celle de la lumière bleue de 480 nm.
..... (2) 
× 100% ......... .... (5) 
X 100% = 2,61%. Ainsi, l'OLED aux chandelles donnée montre une suppression de sensibilité de la mélatonine de 2,61% par rapport à celle de la lumière bleue de 480 nm. Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Les caractéristiques courant-tension-luminance des DELO aux chandelles résultantes sont mesurées à l'aide d'un électromètre 100 conjointement avec un Appareil de mesure de la luminance. Les zones d'émission sont de 9 mm 2 pour tous les dispositifs à sec et transformés résultants sont 25 mm 2 pour les dispositifs traités par voie humide. Ici, nous avons utilisé un substrat en verre revêtu d'ITO de 125 nm avec une résistance de couche de 15 Ω / carré d'anode. Elle a une transparence supérieure à 84% (tableau 4). Tous les dispositifs OLED comprenant une cathode d'Al sont mesurées avec la luminance dans la direction avant. Le spectre EL et de la Commission internationale de l'Eclairge (CIE) coordonnées de couleur sont obtenus en utilisant un spectroradiomètre 31. Le spectre EL résultant est utilisé pour calculer la limite d'exposition rétine "t" et la puissance de suppression de la mélatonine. Toutes les étapes de calcul sont séquentiellement fournis dans la section de protocole.
ontenu. "fo: keep-together.within-page =" 1 "> L'exposition rétinienne admissible est calculée à partir du rayonnement de la source de lumière donnée qui est dirigée à l'œil humain La durée maximale d'exposition pour la lumière bleue pourrait être égale ou inférieur à 100 s , si l'œil humain est dirigé vers une source de lumière de rayonnement E B = 1 Wm -2. Si le rayonnement est inférieur à 1 Wm -2, la limite d'exposition dépassera 27. la maximale calculée limite d' exposition de 100 " t "peut être utilisé pour classer la source de lumière donnée dans l' un des quatre groupes de risque ( par exemple, le groupe de risque 0 (RG0), groupe de risque 1 (RG1), groupe de risque 2 (RG2), et du risque du groupe 3 (RG 3) si "t" est supérieur à 10.000 s, entre 10.000 et 100 s, 100 à 0,25 s, ou moins de 0,25 s, respectivement). la figure 3a et 3b montrent l'effet du TDC à 100 lx et 500 lx sur l'exposition de la rétine limite des OLEDs aux chandelles sans bleu danger fabriqués via sec et wprocessus et. En général, la limite d'exposition admissible augmenterait avec une CCT décroissante. Plus important encore, l'éclairement appliqué a un effet extrêmement important sur la limite maximale de la rétine d'exposition admissible. En réduisant la luminosité appliquée 5-100 lx, la limite d'exposition entière se déplace dans la zone de RG0, dont la plupart seraient par ailleurs situé dans la zone de RG1. Ces dispositifs d'éclairage qui présentent une CCT inférieure à 1.922 K en particulier à modifier leurs limites d'exposition à RG0, comme le montre la Figure 3a. Prendre le rayonnement à 500 lx, par exemple, la rétine peut tolérer 1,020 s à 2700 K (Device 1-i), 1,226 s à 2.100 K (Device 1-ii), et 6284 s à 1.864 K (Device 2-i) . En d'autres termes, la lumière à 1.864 K est 5 et 6,2 fois plus sûr que la lumière à 2.100 K et 2700 K, respectivement. Comme le montre la figure 3b, tous les dispositifs OLED étudiés montrent les limites d'exposition avec un RG1 groupe à risque à 500 lx. En réduisant l'éclairage à 100 lx, la limite d'exposition sera iUGMENTATION par 5 fois sur toute la CCT a étudié. En d'autres termes, il sera 5 fois plus sûr d'adopter un éclairement de 100 lux au lieu de 500 lx. Comme le montre la figure 3a, à 100 lx, les dispositifs (2-i, ii, iii) avec une CCT de 1.922 K à 1.864 K montrent une limite d'exposition avec une classification RG0. Il convient de noter que tous les appareils avec la classification de RG0 sont toujours nuisibles pour la rétine, comme le temps d'exposition dépasse 100.000 s. Par conséquent, même la faible CCT OLED montre un temps d'exposition limite admissible au-delà duquel des lésions rétiniennes peut se produire.La sensibilité de la suppression de la mélatonine est calculée en utilisant le spectre EL des OLED chandelles, la puissance de suppression de la mélatonine par lux, et la fonction de luminosité. La puissance de la suppression de la mélatonine par quantum, S PQ, à différentes longueurs d' onde est donnée dans le tableau 1. La puissance de la suppression par photon est ensuite converti en utilisant par lux par le foncti de luminositén V (λ). Les intensités moyennes des lumières à différentes longueurs d' onde sont indiquées dans le tableau 2. La lumière bleue de référence de 480 nm est utilisée pour calculer la sensibilité de la suppression de la mélatonine relative de l'OLED aux chandelles. Le tout calcul est effectué en utilisant le protocole les étapes 1.4.1 à 1.4.9.
Comme le montre la figure 4, tous les dispositifs OLED aux chandelles sans danger bleu-fabriqués montrent une sensibilité à la suppression de la mélatonine en dessous de 4%. Dispositif 1-i avec une CCT de 2700 K supprime la sécrétion de la mélatonine à 3,19%, l'appareil 1-ii avec une CCT de 2.100 K supprime à 2,74%, et l'appareil 1-iii avec une CCT de 1.940 K supprime à 2,61 %. En d'autres termes, l'appareil 1-iii supprime 1-i et ii-1, respectivement 18% et 14% de moins que la sécrétion de la mélatonine Devices. En outre, l'appareil 2-iii, avec une CCT de 1.922 K, montre la sensibilité de la suppression de la mélatonine minimum, 1,05%, parmi tous les dispositifs OLED signalés. Donc,Le dispositif 2-iii est de 67% de mieux que l'appareil 1-i (2700 K). De plus, la LED blanc chaud (CCT: 2632 K, la mélatonine suppression de sensibilité: 8%) et blanc froid CFL (CCT: 5921 K, la mélatonine sensibilité de suppression: 29%) sont 662% et 2,662% de plus dangereux pour la sécrétion de mélatonine que la contrepartie OLED appareil 2-iii. Par conséquent, les OLEDs aux chandelles libre bleu danger qui présentent un effet très faible sur la suppression de la sécrétion de la mélatonine et peuvent être utilisés la nuit sans déranger considérablement la sécrétion de la mélatonine.
De plus, la qualité de lumière est un paramètre essentiel de toute source d'éclairage. L'indice de rendu des couleurs (IRC) a été une fois considérée comme la mesure la plus fiable pour quantifier la qualité de la lumière d'une source d'éclairage donné. Cependant, certaines lacunes sont constatées dans les valeurs du CRI. Pour l'améliorer, un nouvel indice de qualité de la lumière, l'indice de ressemblance du spectre (SRI), est rapporté. Il est défini comme le pourcentage de similarité entre une lumière de donnéeource et son rayonnement de corps noir correspondant basé sur le même CCT 32, 33. Afin de créer une lumière de qualité, une CCT faible ou bleu dispositif d'éclairage sans émission avec un haut SRI est nécessaire. Néanmoins, les dispositifs d'éclairage disponibles ne démontrent pas ces qualités. Ici, la libre bleu-risque-dispositifs OLED aux chandelles présentent signalé une SRI allant de 75 à 84, avec une faible CCT de 1.864 K à 2700 K. Par exemple, les dispositifs OLED avec des valeurs du TDC de 1.922 K et 1.940 K montrent des valeurs ISR 76 et 81, respectivement (tableau 3). Les lumières émises d'une bougie et bleu sans danger-chandelles OLED sont présentés dans la figure 5.
Du point de vue d'économie d'énergie, les bougies sont considérés comme un gaspillage d'énergie (0,1-0,3 lm / W). La chandelle OLED sans bleu danger déclarés présente une efficacité énergétique de 30 lm / W, ce qui est deux fois celle d'une ampoule à incandescence et 3 00 fois supérieure à celle d'une bougie. La performance de chaque dispositif est donnée dans le tableau 3. En outre, cette OLED chandelles fournit une lueur physiquement cool, mais sensationnel chaud. Il est l'économie d'énergie, non-importune, et sans scintillement, l'éblouissement et les rayons UV. La chandelle OLED sans bleu danger-est sûr à utiliser au lieu de bougies ou les autres lumières blanches actuelles.
Figure 1: (a) l' échantillon EL spectre de l'OLED aux chandelles donné, (b) normalisé EL spectre de la source aux chandelles fabriquées, et la fonction de danger (c) la lumière bleue par rapport à la longueur d' onde et de l' action spectre du danger lumière bleue avec un cristallin dans l'œil 28 (reproduit à partir ICNIRP 2013).blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 2: (a) l' échantillon EL spectre de la lumière des bougies OLED fabriqué, (b) le pouvoir de suppression de la mélatonine par quantique, S PQ, contre la longueur d' onde 29, et (c) fonction de luminosité V (λ) (intensité normalisée de lumières différentes par rapport à la longueur d' onde ). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 3: Effet de la CCT des OLEDs lumière bougie sans bleu danger-sur la limite d'exposition rétinienne maximale admissible en (a (b) 500 lx. Lors d'une haute luminosité, même un faible OLED CCT peut constituer une menace pour la rétine. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 4: Effet de la CCT sur la sensibilité à la suppression de la mélatonine (%) de la OLEDs aux chandelles sans bleu danger, fait par des procédés secs et humides, et LED blanc chaud. La chandelle OLED libre bleu risque-présente un effet très faible sur la suppression de la sécrétion de la mélatonine. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 5: Photos de papiers de nuages avec arcs en ciel et les couleurs blanches illuminées par des bougies ( à gauche) et une chandelle OLED sans bleu danger ( à droite) à 10 lx 34. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
| longueur d' onde (nm) | S PQ | longueur d' onde (nm) | S PQ | longueur d' onde (nm) | S PQ | longueur d' onde (nm) | S PQ |
| 380 | 21,54435 | 484 | 0,88444 | 588 | 0,03631 | 692 | 0.00149 |
| 384 | 19,05461 | 488 | 0,78223 | 592 | 0,03211 | 696 | 0.00132 |
| 388 | 16,85259 | 492 | 0,69183 | 596 | 0,0284 | 700 | 0,00117 |
| 392 | 14,90505 | 496 | 0,61188 | 600 | 0,02512 | 704 | 0,00103 |
| 396 | 13,18257 | 500 | 0,54117 | 604 | 0,02222 | 708 | 9.12E-04 |
| 400 | 11,65914 | 504 | 0,47863 | 608 | 0,01965 | 712 | 8.07E-04 |
| 404 | 10,31177 | 508 | 0,42332 | 612 | 0,01738 | 716 | 7.13E-04 |
| 408 | 9,12011 | 512 | 0,3744 | 616 0,01537 | 720 | 6.31E-04 | |
| 412 | 8,06616 | 516 | 0,33113 | 620 | 0,01359 | 724 | 5.58E-04 |
| 416 | 7.134 | 520 | 0,29286 | 624 | 0,01202 | 728 | 4.94E-04 |
| 420 | 6,30957 | 524 | 0,25902 | 628 | 0,01063 | 732 | 4.37E-04 |
| 424 | 5,58042 | 528 | 0,22909 | 632 | 0,0094 | 736 | 3.86E-04 |
| 428 | 4,93552 | 532 | 0,20261 | 636 | 0,00832 | 740 | 3.41E-04 |
| 432 | 4,36516 | 536 | 0,1792 | 640 | 0,00736 | 744 | <td> 3.02E-04|
| 436 | 3,86071 | 540 | 0,15849 | 644 | 0,00651 | 748 | 2.67E-04 |
| 440 | 3,41455 | 544 | 0,14017 | 648 | 0,00575 | 752 | 2.36E-04 |
| 444 | 3,01995 | 548 | 0,12397 | 652 | 0,00509 | 756 | 2.09E-04 |
| 448 | 2,67096 | 552 | 0,10965 | 656 | 0,0045 | 760 | 1.85E-04 |
| 452 | 2,36229 | 556 | 0,09698 | 660 | 0.00398 | 764 | 1.63E-04 |
| 456 | 2,0893 | 560 | 0,08577 | 664 | 0.00352 | 768 | 1.45E-04 |
| 460 | 1,84785 | 564 | 0,07586 | 668 | 0.00311 | 772 | 1.28E-04 |
| 464 | 1,63431 | 568 | 0,06709 | 672 | 0,00275 | 776 | 1.13E-04 |
| 468 | 1,44544 | 572 | 0,05934 | 676 | 0,00244 | 780 | 1.00E-04 |
| 472 | 1.2784 | 576 | 0,05248 | 680 | 0,00215 | ||
| 476 | 1,13066 | 580 | 0,04642 | 684 | 0,00191 | ||
| 480 | 1 | 584 | 0,04105 | 688 | 0.00169 |
Tableau 1: 29, S PQ.
| Wavelength (nm) | Intensité | Wavelength (nm) | Intensité | Wavelength (nm) | Intensité | Wavelength (nm) | Intensité |
| 380 | 4.00E-05 | 484 | 0,16366 | 588 | 0,78061 | 692 | 0,00714 |
| 384 | 5.83E-05 | 488 | 0,19197 | 592 | 0,73206 | 696 | 0,00544 |
| 388 | 9.15E-05 | 492 | 0,22777 | 596 | 0,68174 | 700 | 0,00414 |
| 392 1.58E-04 | 496 | 0,27123 | 600 | 0,63095 | 704 | 0,00315 | |
| 396 | 2.51E-04 | 500 | 0,32467 | 604 | 0,57982 | 708 | 0,00242 |
| 400 | 4.03E-04 | 504 | 0,39087 | 608 | 0,52858 | 712 | 0,00184 |
| 404 | 6.33E-04 | 508 | 0,46488 | 612 | 0,47824 | 716 | 0,0014 |
| 408 | 9.45E-04 | 512 | 0,54392 | 616 | 0,4292 | 720 | 0.00106 |
| 412 | 0.00159 | 516 | 0,6281 | 620 | 0,38107 | 724 | 7.97E-04 |
| 416 | 0,00253 | 520 | <td> 0,70784624 | 0,33365 | 728 | 6.05E-04 | |
| 420 | 0,00405 | 524 | 0,77659 | 628 | 0,28762 | 732 | 4.50E-04 |
| 424 | 0,00656 | 528 | 0,83515 | 632 | 0,24551 | 736 | 3.38E-04 |
| 428 | 0,00979 | 532 | 0,88379 | 636 | 0,2086 | 740 | 2.51E-04 |
| 432 | 0,01361 | 536 | 0,92268 | 640 | 0,17539 | 744 | 1.87E-04 |
| 436 | 0,01803 | 540 | 0,95299 | 644 | 0,14556 | 748 | 1.40E-04 |
| 440 | 0,02303 | 544 | 0,97501 | 648 | 0.11924 | 752 | 1.04E-04 |
| 444 | 0,0285 | 548 | 0,98946 | 652 | 0,09655 | 756 | 7.94E-05 |
| 448 | 0,03461 | 552 | 0,99751 | 656 | 0,07745 | 760 | 6.02E-05 |
| 452 | 0,0419 | 556 | 0,99921 | 660 | 0,0613 | 764 | 4.55E-05 |
| 456 | 0,05033 | 560 | 0,99408 | 664 | 0,04778 | 768 | 3.47E-05 |
| 460 | 0,06012 | 564 | 0,9819 | 668 | 0,03686 | 772 | 2.59E-05 |
| 464 | 0,07118 | 568 | 0,96302 | 672 | 0,02833 | 776 | 1.96E-05 |
| 468 | 0,08388 | 572 | 0,9377 | 676 | 0,02212 | 780 | 1,50E-05 |
| 472 | 0,09942 | 576 | 0.9062 | 680 | 0,0171 | ||
| 476 | 0,11778 | 580 | 0,86915 | 684 | 0,0129 | ||
| 480 | 0,13932 | 584 | 0,82678 | 688 | 0,00963 |
Tableau 2: Intensité des différentes lumières dans le domaine visible.
Tableau 3:. Tension de fonctionnement (OV), le pouvoir d'efficacité (PE), CCT, qualité de la lumière sindice pectrum ressemblance (SRI), la limite d'exposition "t", la sensibilité de suppression de la mélatonine (en%), et la luminance maximale des dispositifs chandelles OLED sans bleu danger étudiées faites par des procédés secs et humides. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette table.
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Discussion
Les étapes les plus critiques dans la fabrication de dispositifs OLED sont: 1) le nettoyage du substrat de verre, 2) sélectionner le solvant approprié, 3) à dissoudre les matières organiques, 4) formant uniformément le film via spin-coating dans le procédé par voie humide, et 5 ) contrôlant la vitesse de dépôt et l'épaisseur de la couche organique au cours de l'évaporation thermique. Dans un premier temps, le nettoyage du substrat revêtu ITO anode est une étape cruciale pour atteindre un rendement élevé. Le substrat de verre est nettoyé avec une solution de savon pour enlever des taches ou des couches graisseuses. Ensuite, il est extrêmement soniquée dans de l'acétone, suivi par l'isopropanol, pour éliminer les particules de poussière provenant de la couche d'anode. Traitement UV / ozone est donné sur le substrat avant le dépôt d'une couche quelconque de l'ITO. Traitement UV / ozone non seulement sèche le substrat, mais elle augmente aussi de l'oxygène de surface et améliore ainsi la fonction de travail 35 d'ITO. Il peut réduire la barrière d'injection de trous pour faciliter plus transport de trous.
jove_content "> Par la suite, les couches organiques sont déposées sur l'anode ITO par deux méthodes distinctes, à savoir le processus sec et le procédé humide. Pour l'OLED aux chandelles fabriquées avec le procédé à sec, toutes les molécules organiques sont évaporés sous vide poussé et déposées successivement sur la couche ITO. Dans ce processus, la température est augmentée progressivement, étape par étape, et les matières organiques sont déposées à une certaine température. Il empêche la non-uniformité de la couche mince et permet une épaisseur de couche précise. dispositifs OLED chandelles Dry-traitées sont ultra -clean et libre de toutes les taches non-émissifs. Néanmoins, ce procédé est limité à produire des films de grande surface et est peu rentable en raison d'une consommation importante de matières organiques. d'autre part, le procédé humide comprend spin-coating, impression jet d'encre, et l' impression d'écran de polymère et des matières organiques, une grande surface rentable, et la procédure de masse de fabrication pour la création de dispositifs OLED 36 - 38.Pour OLEDs traités par voie humide chandelles, injection de trous, de transport de trous, et des couches émissives sont spin-enduit à un régime et de la durée spécifiée. Il est une technique de dépôt rapide, ce qui permet une production en continu. Les principaux défis dans le procédé par voie humide sont la sélection de solvant et la prévention du mélange indésirable de couches organiques enrobées ultérieurement. Certains matériaux organiques ne se dissolvent pas correctement dans le solvant organique en raison d'un décalage de polarité. Les solvants organiques se dissolvent également couches organiques préfabriqués, entraînant des défauts morphologiques et de composition 39, 40. Pour éviter de telles difficultés, on fait cuire au four de la couche d'injection de trous d'un polymère conducteur, PEDOT: PSS, pour créer une surface plus hydrophile avant le revêtement de la couche de transport de trous. Après cela, une couche de transport de trous de VPEC est enduite par centrifugation et à nouveau au four à 120 ° C pendant 20 min pour le rendre thermiquement sune table et d'éviter la présence de solvant résiduel. En outre, la couche VPEC est chauffé à 230 ° C pour réticuler 30 la couche de transport de trous. En conséquence, la couche émissive est déposée par centrifugation sur la couche de transport de trous pour contourner les défauts morphologiques. La couche de transport d'électrons et une couche de cathode sont déposées par évaporation thermique sous vide poussé.
Plus tôt appareils déclarés OLED chandelles de style ont été fabriqués par un procédé à sec 18, 21. Ces dispositifs ont été composés d'une architecture complexe, comme des doubles couches émissives et une couche supplémentaire porteuse de modulation 18, 21, 22. Dans cette étude, nous avons modifié l'architecture du dispositif OLED et éviter la complexité en utilisant une seule couche émissive. Les OLEDs chandelles rapportés bleu sans danger-sont également fabriqués sansen utilisant des émetteurs bleus ou bleu ciel. Le spectre de dispositifs EL OLED peut être arbitrairement formé. dispositifs OLED à sec ou humide traitées présentaient des spectres d'émission de forme différente avec des valeurs faibles du TDC. Ces spectres ont montré des effets différents du point de vue de la limite maximale d'exposition et de la sensibilité de la suppression de la mélatonine (tableau 3).
Le procédé par voie sèche permet le dépôt en phase vapeur de petites molécules et d'oligomères dans l'architecture à plusieurs couches. En outre, le procédé à sec développe diverses façons d'atteindre un rendement élevé. En outre, l'architecture multi-couches permet la barrière inférieure porte-injection, porte-injection équilibrée couche émissive, et la zone de recombinaison efficace pour faciliter davantage les transporteurs à recombiner 40. Cependant, le procédé sec a quelques problèmes, tels que la stabilité limitée thermique des molécules organiques, le faible débit en raison de la nécessité d'une condition de fabrication à haut vide, et le material gaspillage en raison du taux d'utilisation de matériau à faible dans les dépôts, etc.
En revanche, le procédé par voie humide est plus avantageux de réduire le coût de production et d'atteindre un rendement élevé. matériaux polymères à faible coût sont prometteurs pour plusieurs couches, OLEDs traités par voie humide. Leur efficacité est relativement plus bas que, de petites molécules organiques matériaux déposés sous vide. Dans le procédé par voie humide, l'efficacité peut être améliorée en utilisant une combinaison de polymère et de petites couches successives de molécules. En général, l'emploi d'une couche de polymère de transport de trous à haute énergie de triplet est capable de stabiliser le film d'injection de trous enduite par centrifugation avant et aussi de confiner les excitons générés dans la couche émissive. Petites molécules des matières organiques avec des températures de transition vitreuse élevées ne sont pas cristallisent pendant spin-coating et de faire respecter l'intégrité du film. En outre, l'énergie de triplet élevé de petites molécules peuvent être utilisées en tant que matériau hôte efficace pour faciliter un hôte à guest mécanisme de transfert d'énergie. Wet-processus de fabrication des OLEDs a aussi quelques restrictions en raison de la question de la solubilité de ses matériaux. De nos jours, pour stabiliser l'architecture à plusieurs couches dans le procédé par voie humide, de nombreuses approches ont été développées pour maintenir la solubilité polaire ou des solvants non polaires 42, 43, 44. Le procédé par voie humide permet aux dispositifs d'être fabriqués dans les grandes zones et roll-to-roll avec un débit élevé. Le procédé par voie humide offre une plus grande liberté de conception pour les caractéristiques perturbatrices, telles que la flexibilité, la transparence, et ultra-minceur. Le procédé par voie humide peut être une technologie prometteuse pour l'éclairage OLED.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ITO glass | Lumtech | 84% transparency | |
| poly(3,4-ethylenedioxythiophene) - poly(styrenesulfonate) (PEDOT/PSS) | UniRegion Bio-Tech | Stored at 4 °C, HOMO (eV) = -4.9, LUMO (eV) = -3.3 | |
| 4,4,4-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (TCTA) | E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd | Non-toxic, HOMO (eV) = -5.7, LUMO (eV) = -2.3 | |
| tris(2-phenyl-pyridine) (Ir(ppy)3) | E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd | Non-toxic, HOMO (eV) = -5.6, LUMO (eV) = -3.9 | |
| 1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene (TPBi) | Luminescence Technology corp. | Non-toxic, HOMO (eV) = -6.2, LUMO (eV) = -2.7 | |
| iridium(III) bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C 2’)acetylacetonate (PO-01) | Luminescence Technology corp. | Non-toxic, HOMO (eV) = -5.1, LUMO (eV) = -2.7 | |
| tris(2-phenylquinoline)iridium(III) (Ir(2-phq)3) | E-Ray Optoelectronics | Non-toxic, HOMO (eV) = -5.1, LUMO (eV) = -2.8 | |
| LiF | Echo chemicals | 99.98% | |
| Aluminium ingot (Al) | Guv team International pvt. ltd | 100.00% | |
| Acetone | Echo chemicals | 99.90% | |
| 2-Propanol | Echo chemicals | 99.90% | |
| Hole-injection material, WHI-001 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV) = -9.8, LUMO (eV) = -5.6 | |
| Hole-transport material, WHI-215 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV) = -5.4, LUMO (eV) = -2.5 | |
| host material, WPH-401 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV) = -5.8, LUMO (eV) = -2.7 | |
| Electron-injection material, WIT-651 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV) = -5.8, LUMO (eV) = -3.1 | |
| Electron-transpot material, WET-603 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV) = -5.9, LUMO (eV) = -2.6 | |
| Green dye, WPGD-832 | WAN HSIANG precision machinery co., Ltd | non-toxic, HOMO (eV) = -5.8, LUMO (eV) = -3.1 | |
| Deep-red dye, PER 53 | E-Ray Optoelectronics Technology co., Ltd | non toxic, HOMO (eV) = -5.1, LUMO (eV) = -2.4 |
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