OLEDs on stainless steel: implementation and degradation studies

Abstract

O objetivo deste trabalho consistiu em contribuir para o desenvolvimento de um novo dispositivo, com fins decorativos, baseado num Díodo Emissor de Luz Orgânico (em inglês: OLED) construído sobre um ladrilho de (aço) inox. Este estudo enquadra-se num projecto SI I&DT (Sistema de Incentivos a Investigação e Desenvolvimento Tecnológico) Individual com uma empresa portuguesa da area dos ladrilhos metálicos. O inox possui características ópticas particulares que deveriam ser mantidas após a construção do OLED. Um dos principais problemas consiste na transparência ótica, na gama do visível, das várias camadas que constituem o dispositivo. Neste trabalho foram abordados essencialmente dois problemas: o isolamento elétrico da superfície de inox e a eficácia de uma barreira flexível que deverá proteger o OLED da exposição ambiental. Deste modo, a primeira parte deste trabalho focou-se na avaliação da possibilidade de crescimento de uma camada isolante no ladrilho de inox, espessa o suficiente para aplanar a sua rugosidade mas sem comprometer severamente a sua identidade característica. A ultima camada de um OLED e uma barreira protetora que tem como objetivo evitar a exposição ambiental que afecta o tempo de vida do dispositivo. Para esse fim, testou-se uma barreira comercial flexível. Por conseguinte, a segunda parte deste trabalho focou-se no estudo da degradação de um OLED, comparando para isso OLEDs não encapsulados com encapsulados - com vidro (uma barreira de referência) ou com a nova barreira flexível. A comparação baseou-se na evolução temporal do consumo de corrente eléctrica e da electroluminescência do dispositivo. Adicionalmente, utilizaram-se imagens de microscópio para compreender melhor a evolução da degradação. Os resultados sugerem que a degradação dos dispositivos é governada por diferentes processos, quer nos encapsulados ou não encapsulados. No entanto, a barreira encapsulante utilizada permitiu alterar (ou eliminar) os tempos de ativação de alguns desses processos. Estes processos de degradação foram estudados e analisados de forma a permitir uma compreensão mais clara da progressão da degradação que afeta o tempo de vida do OLED tão severamente.

The goal of this work was to contribute to the development of a new device, for decorative purposes, based on an Organic Light-Emitting Diode (OLED) built on top of a stainless steel (StS) tile. The framework of these studies was a SI I&DT (Sistema de Incentivos a Investiga c~ao e Desenvolvimento Tecnol ogico) Individual Project with a Portuguese company in the area of metallic tiles. StS possesses particular optical characteristics that were supposed to be maintained after the OLED was built. One of the major problems is the optical transparency, in the visible range, of the several layers that constitute the device. In this work two particular issues have been addressed: the electric insulation of the StS surface and the e ectiveness of a exible barrier to protect the OLED from environmental exposure. Therefore, the rst part of this work focused on evaluating if an insulating layer could be grown on a StS tile, thick enough to smooth its roughness but without compromising its characteristic identity too severely. The last layer in an OLED is a protective barrier which aims to avoid ambient exposure that a ects the life time of the device. In order to accomplish that, a very thin exible commercial barrier was tested. Hence the second part of this work focused on studying the OLED degradation by comparing notencapsulated OLEDs with encapsulated ones - either by glass (a reference barrier) or the new exible barrier. The comparison was based on the time evolution of the electric current consumption and the electro-luminescence of the device. Plus, microscopy images were used to better understand the evolution of the degradation. Results suggest that di erent processes rule the degradation of the devices, either encapsulated or not. However, the encapsulation barrier used was able to change (or eliminate) the activation timings of some processes. These degradation processes were studied and analysed in order to accomplish a clear understanding of the degradation's progression that severely a ects OLED life time.