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Engenharia

블루 위험이없는 촛불의 OLED

Published: March 19, 2017
doi:
10.3791/54644
, , , ,
1Department of Materials Science and Engineering,National Tsing Hua University

Summary

우리는 눈 보호 멜라토닌 분비 청색 위험없이 촛불 유기 발광 다이오드 (OLED)의 제작을위한 프로토콜을 제시한다.

Abstract

A candlelight-style organic light emitting diode (OLED) is a human-friendly type of lighting because it is blue-hazard-free and has a low correlated color temperature (CCT) illumination. The low CCT lighting is deprived of high-energy blue radiation, and it can be used for a longer duration before causing retinal damage. This work presents the comprehensive protocols for the fabrication of blue-hazard-free candlelight OLEDs. The emission spectrum of the OLED was characterized by the maximum exposure time limit of the retina and the melatonin suppression sensitivity. The devices can be fabricated using dry and wet processes. The dry-processed OLED resulted in a CCT of 1,940 K and exhibited a maximum retinal exposure limit of 1,287 s at a brightness of 500 lx. It showed 2.61% melatonin suppression sensitivity relative to 480 nm blue light. The wet-processed OLED, where the spin coating is used to deposit hole injection, hole transport, and emissive layers, making fabrication fast and economical, produced a CCT of 1,922 K and showed a maximum retinal exposure limit of 7,092 at a brightness of 500 lx. The achieved relative melatonin suppression sensitivity of 1.05% is 86% and 96% less than that of the light emitting diode (LED) and compact fluorescent lamp (CFL), respectively. Wet-processed blue-hazard-free candlelight OLED exhibited a power efficiency of 30 lm/W, which is 2 times that of the incandescent bulb and 300 times that of the candle.

Introduction

요즘, LED 및 CFL 같은 광원이 풍부 부분적으로 에너지 절약 이유로, 실내 및 실외 조명에 사용됩니다. 그러나 이러한 빛은 푸른 위험을 야기 할 수있는 높은 경향을 보여, 파란색 발광이 풍부하다. LED 및 CFL 망막 세포를 1, 2, 3, 4에 돌이킬 수없는 손상을 초래 청색광이 풍부한 스펙트럼을 방출한다. 푸른 빛 또는 높은 CCT와 강렬한 백색광은 활동 일주기 5, 6, 수면 행동 7, 8을 방해 할 수 멜라토닌의 분비, oncostatic 호르몬을 억제한다. 멜라토닌의 일주기 리듬에 필수적인 호르몬은 뇌의 송과선 (9)에서 합성된다. 멜라토닌의 높은 수준은 24 시간 명암의 C 동안 어두운 기간 동안 관찰ycle 10. 그러나 밤에 집중적 인 빛의 합성을 억제하고 활동 일주기 (11)을 방해. 밤에 밝은 빛에 노출 과다로 인한 멜라토닌 억제 여성 12, 13, 14 유방암 위험 요인이 될 수있다. 이러한 위험 외에도, 푸른 빛은 야간 양서류의 활동을 중단하고 생태 보호를 위협 할 수 있습니다. 또한 박물관에서 LED 조명은 반 고흐와 세잔 (15), (16)에 의해 그려진 유화의 실제 색상을 변색되는 것을보고되었다.

따라서, 청색 발광 무료 및 낮은 CCT 촛불 같은 유기 LED (OLED)는 LED 및 CFL를위한 좋은 대용품이 될 수 있습니다. 양초 (1914 K) 조명뿐만 아니라, 고화질 (높은 연색성 지수 CRI) 발광 스펙트럼 청색 위험없이 낮은 CCT를 방출한다. 호Wever에게는 전기 구동 식 조명 장치의 대부분은 비교적 높은 CCT 강렬한 청색 광을 방출한다. 그것은 3000 또는 따뜻하거나 차가운 흰색 형광등 및 LED 조명에 대한 5000 K 예를 들어, 가장 낮은 CCT는 약 2300 K 백열 전구입니다. 지금까지, 청색 발광의 거의 무료 낮은 CCT의 OLED는 인간 친화적 인 조명을 위해 제작되었습니다. 2012 년 JOU의 그룹은 1773 K의 CCT 17 W 11.9 작품의 전력 효율 /과 생리 학적으로 친절, 건조 처리, 단일 방출 층의 OLED를보고했다. 전력 효율이보기의 에너지 절감 관점에서 허용되지 동안 장치는 백열 전구 (2300 K)에 비하여 훨씬 낮은 CCT을 나타냈다. 그들은 캐리어 변조 층 (18)과 함께 더블 방출 층을 사용하여 OLED 다른 건조 처리 된 촛불 스타일을보고했다. 그것은 1970 K의 낮은 CCT 24 LM / W의 전력 효율을 나타내었다. 나중에, 건조 처리 OLED는 O를로 구성캐리어 변조 층과 함께 세 f를 방출 층 (19)이보고되었다. 전력 효율은 21에서 2014 년 1,900 K.에 2,500 K에서 원거리 CCT, 후 등으로 W하고 다양한 3 작품 /이었다. 54.6 LM / W와 1910 K (20)의 낮은 CCT의 높은 전력 효율을 보여 주었다 층간에 의해 분리 된 이중 방출 층과 건조 처리 된 하이브리드 OLED를보고했다. 최근 JOU의 그룹은 이중 방출 층 (21)을 이용하여 고효율 촛불 스타일의 OLED를 제작했다. 그것은 85.4 필름의 높은 전력 효율을 나타내 / 지금까지 모든 노력이 건조 공정 및 복잡한 장치 구조 (17), (18)을 이용하여 고효율, 낮은 CCT 촛불 스타일 OLED 장치를 개발하기위한 노력이 이루어지고있다 2279 K.의 CCT와 W, 19, 20, 2122. 동시에 낮은 CCT 높은 전력 효율 및 높은 광 품질을 갖는 반면, 습식 공정과 타당성 촛불 OLED를 고안하는 것이 과제이다. 어떤 연구는 블루 광에 대해 소정의 광원의 발광 스펙트럼 감도를 설명하기 위해 개발되지 않았다. 야간 조명 품질은 멜라토닌 분비 억제를 최소화 / 개선 결정할 수있다.

억제의 양을 계산 일부보고 모델이 있습니다. 우선, Brainard 외. 23 Thapan 등의 알. 24 단색광을 사용하여 분광 감도를보고 하였다. 나중에, 멜라토닌 억제에 색광의 효과 (26) (25)에 설명되었다. 시판되는 조명기구 또는 새로운 광원의 대부분은 다색 및 스팬 때문에 후자는,이 연구에서 채택된다전체 가시 범위 (즉, 진한 빨간색에서 보라색까지).

이 작품에서 우리는 건식 및 습식 공정을 통해 블루 위험이없는 촛불 OLED의 제조를 위해 포괄적 인 프로토콜을 제시한다. 두 프로세스 모두에서, 상기 장치 구조는 캐리어 변조 층없이 단일 발광층을 사용함으로써 단순화된다. 제작 된 OLED의 발광 (EL) 스펙트럼은 망막 노출 한계과 멜라토닌 분비 억제의 수준에 대한 분석된다. 망막의 발광 최대 노출 한도는 International Electrotechnical Commission : 국제 전기 표준 회의 (IEC) 표준 62471 (27), (28)에 의해보고 된 이론적 인 형태를 사용하여 계산된다. 최대 노출 한도 "t"를 각각 가정 및 사무실 조명하기에 충분한 100, 500 룩스의 밝기를, 각 OLED의 발광 스펙트럼을 사용하여 산출된다. 관련된 모든 계산 인트추신 순차적 프로토콜 섹션에서 제공됩니다. 또한, 멜라토닌 억제 민감도 조명의 효과는 멜라토닌 억제 (29)의 작용 스펙트럼의 방정식에 따라 계산된다. 계산은 프로토콜 절에 나와있는 단계에 따라 수행된다. 최대 노출 한도 "t"와 CCT에 대한 멜라토닌 억제 민감도 (%)의 계산 된 값은 표 3에 나타내었다.

Protocol

주 : 사용 된 모든 재료는, 비 발암 성 비 – 가연성, 비 – 독성이다. 블루 위험이없는 촛불의 OLED 1. 제작 건조 과정 기판이 125 nm의 산화 인듐 주석 (ITO) 애노드 층으로 코팅로서 유리 슬라이드를 타고. 비누 용액 200 ㎖ (액체 세제를 50 mL의 탈 이온수 150 ㎖)로 기판을 세척한다. 기판을 탈 이온수로 헹군다. 질소 제트 스프레이와 기판을 건조시킵니다. 유리 슬라…

Representative Results

얻어진 촛불 OLED의 전류 – 전압 – 휘도 특성은 백 휘도 계와 함께 전위계를 사용하여 측정된다. 발광 영역은 결과 건조 처리 장치의 모든 9mm 2를하고 습식 처리 장치에 대해 25mm 2이다. 여기서는 양극으로서 15 Ω / 스퀘어의 시트 저항을 갖는 125 nm의 ITO 코팅 된 유리 기판을 사용했다. 그것은 투명성보다 84 % (표 4)이있다. AL의 캐소드로 이루어…

Discussion

OLED 소자의 제조에있어서 가장 중요한 단계는 1) 유리 기판을 세정, 2) 적당한 용매를 선택, 3) 용해 유기 재료, 4)에 균일하게 습윤 과정에서 스핀 코팅을 통해 필름 5를 형성 ) 열 증착시 증착 속도 유기층의 두께를 제어한다. 우선, ITO 애노드 코팅 된 기판을 세정하는 높은 효율을 달성하기위한 중요한 공정이다. 유리 기판은 기름기 반점 또는 층을 제거하기 위해 비누 용액으로 세정한다. 그리?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge the support in part from the Ministry of Economic Affairs and the Ministry of Science and Technology, Taiwan, via Grants MEA 104-EC-17-A-07-S3-012, MOST 104-2119-M-007-012, and MOST 103-2923-E-007-003-MY3.

Materials

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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Referências

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Jou, J., Singh, M., Su, Y., Liu, S., He, Z. Blue-hazard-free Candlelight OLED. J. Vis. Exp. (121), e54644, doi:10.3791/54644 (2017).
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