近日，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院謝文法教授團(tuán)隊(duì)在《發(fā)光學(xué)報(bào)》上發(fā)表了題為“熱塑性聚氨酯襯底表面改性及其在柔性OLED中的應(yīng)用”的研究論文。該研究提出使用PEDOT:PSS對(duì)熱塑性聚氨酯襯底進(jìn)行表面修飾，以改善其表面特性，滿足OLED制備的要求。在修飾后的熱塑性聚氨酯襯底上制備的頂發(fā)射型和底發(fā)射型OLED不僅表現(xiàn)出良好的柔性顯示效果，在形變過(guò)程中仍能保持穩(wěn)定的發(fā)光性能，而且其最高外量子效率分別達(dá)到了16.0%和15.2%。這一性能與傳統(tǒng)ITO襯底制備的OLED相當(dāng)，展示了熱塑性聚氨酯作為OLED柔性襯底的可行性和潛力。

研究背景

有機(jī)發(fā)光二極管（organic light-emitting diode, OLED）因其對(duì)比度高、視角廣、響應(yīng)速度快、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為下一代顯示技術(shù)的重要代表。作為OLED領(lǐng)域的重要研究方向，柔性O(shè)LED憑借其可彎曲、可折疊的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)吸引了科研和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。在可穿戴設(shè)備、柔性顯示、電子皮膚等前沿領(lǐng)域，柔性O(shè)LED不僅展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，更被視為推動(dòng)未來(lái)顯示技術(shù)革新的關(guān)鍵。對(duì)于柔性O(shè)LED而言，柔性襯底是其重要組成部分之一，襯底的選擇直接影響OLED的機(jī)械性能、光學(xué)性能以及長(zhǎng)期可靠性。

熱塑性聚氨酯（thermoplastic polyurethane, TPU）是一種常見(jiàn)的高分子材料，其分子鏈由交替的軟鏈段和硬鏈段組成。這種軟硬結(jié)合的分子結(jié)構(gòu)賦予TPU優(yōu)異的柔韌性、高強(qiáng)度和出色的耐候性，可以在復(fù)雜的環(huán)境中長(zhǎng)期使用。因此，TPU被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、鞋類(lèi)、電子設(shè)備、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，成為許多工業(yè)和消費(fèi)品的關(guān)鍵材料。隨著柔性電子技術(shù)的發(fā)展，TPU在可穿戴設(shè)備和OLED等領(lǐng)域也顯示出巨大的應(yīng)用潛力。然而，現(xiàn)有研究中將TPU與OLED結(jié)合的方法多采用全溶液法，這一工藝繁瑣且對(duì)電極要求較高，限制了其可重復(fù)性和普適性。

本研究旨在利用市面上現(xiàn)有的TPU與OLED結(jié)合，實(shí)現(xiàn)TPU基OLED的柔性顯示效果。通過(guò)使用PEDOT:PSS對(duì)TPU襯底進(jìn)行表面修飾，有效改善其表面特性并滿足OLED制備的要求。在修飾后的TPU襯底上制備的頂發(fā)射型和底發(fā)射型OLED不僅表現(xiàn)出良好的柔性顯示效果，在形變過(guò)程中仍能保持穩(wěn)定的發(fā)光性能，而且其最高外量子效率分別達(dá)到了16.0%和15.2%，這一性能與傳統(tǒng)ITO襯底制備的OLED相當(dāng)。

TPU襯底的修飾、優(yōu)化與表征

在初步實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)制備在TPU襯底上的OLED表面出現(xiàn)明顯的發(fā)黃現(xiàn)象（見(jiàn)圖1a），且器件因斷路失效。TPU襯底的表面形貌不佳可能是導(dǎo)致這一問(wèn)題的原因之一。為此，我們對(duì)未經(jīng)處理的原始TPU和退火處理后的TPU分別進(jìn)行了原子力顯微鏡（AFM）表征。結(jié)果（見(jiàn)圖1b）顯示，原始TPU的表面高度差較大，存在顯著的顆粒特征，RMS值為7.05 nm；經(jīng)過(guò)退火處理后，TPU表面形貌有所改善，RMS值降至5.84 nm。然而，退火處理未能有效消除顆粒特征，表明單純的熱處理無(wú)法獲得良好的表面平整度。因此，必須通過(guò)進(jìn)一步的表面修飾，引入界面層來(lái)改善表面性能，從而提高其與OLED制備工藝的兼容性。

(關(guān)鍵字：OLED 聚氨酯)