摘要
交流电致发光（AlternatingCurrentElectroluminescent，ACEL）器件因具有本征柔性、结构简单和低功耗等诸多优点，在穿戴显示领域具有巨大的应用前景。针对ACEL器件开启电压较高和驱动电源不易携带等问题，本文提出了一种基于人体电势原理，并利用人体表皮充当单电极模式下ACEL器件浮动电极的发光器件（ACELDevicewithEpidermalPotentialasStimulationElectrode，EPSE-ACEL），实现了ACEL器件在指纹显现、手写功能和安全穿戴显示等方面的应用。具体研究内容和结果如下： （1）柔性ACEL器件的制备及光电特性优化。采用ZnS∶Cu为发光材料，PDMS和BaTiO3为绝缘介电材料，通过刮涂技术在ITO/PET电极上制备高性能柔性ACEL器件，研究了器件的光电特性。结果表明，在发光层（ZnS∶Cu/PDMS）中添加高介电常数的BaTiO3颗粒，可以有效提高EL器件的亮度。当ACEL器件制备参数为ZnS∶Cu/BaTiO3/PDMS=2∶2∶1，膜厚是33μm时，ACEL器件的光电性能最佳。实现了在40V、2kHz的低电压下发光，亮度为1.16cd/m2。 （2）EPSE-ACEL器件的制备及光电特性研究。设计并制备EPSE-ACEL器件，研究了器件的形貌和光电性能。结果表明，EPSE-ACEL器件的光电性能不仅受驱动电压和频率的影响，还与人体本身静电势的状态有关。利用EPSE-ACEL器件开发出智能触控界面，不仅可以感知操作者手指在EL器件表面的运动位置，还可以清晰显示操作者的手指指纹。在120V、2kHz的操作电压下，EL器件电流为0.65mA，对人体无害。使用高速相机捕捉人体手指在EPSE-ACEL器件上的运动轨迹，可以实现手写功能。 （3）EPSE-ACEL器件的穿戴显示应用研究。将图形化EPSE-ACEL器件与摩擦纳米发电机（Triboelectricnanogenerator，TENG）进行集成，研究了TENG的输出特性，实现自供电EPSE-ACEL器件。结果表明，TENG器件可以提供350Vpp的交变电压，驱动EPSE-ACEL器件在低频率（6Hz）下实现发光。同时，基于摩擦起电和静电感应效应，可以利用人体自身存在的静电荷和静电势，在人体行走和跑步过程中分别产生约80Vpp和270Vpp的静电压输出。跑步产生的电能可以驱动EPSE-ACEL器件在低频下（3.2Hz）发光，还能监测人体的状态，实现了EPSE-ACEL器件在穿戴显示方面的安全应用。
NETL