随着物联网的逐渐发展和成熟,消费者和生产商对于便捷、难以伪造的商品信息验证手段有着巨大的需求。目前主要的防伪信息验证手段有激光防伪标签、全息防伪标签、水印、条形码、二维（Quick Response,QR）码、字符验证码等。可以看到,光作为信息载体在这些防伪验证手段中起着至关重要的作用。自供电发光技术,尤其是以机械发光材料（Mechanoluminescence,ML）发光、摩擦电诱导发光（Triboelectric Induced Electroluminescence,TIEL）和压电感应电致发光（Piezoelectric Induced Electro-luminescence,PIEL）为主的机械自供电发光技术,可以在无光照、无供电的状况下工作,因此其对于环境的适应能力更强,在防伪应用里的前景非常广泛。将柔性有机发光器件（Organic Light-Emitting Diode,OLED）作为自供电发光器件的发光单元,能良好体现其低能耗、高对比度、大面积图案化生产的优势。尤其是OLED的柔性特征,与柔性自供电器件有着优秀的相性。此外,集成的柔性自供电有机发光器件,由于其较高的技术门槛、多种发光模式和大面积生产的能力,故而在光学防伪领域有巨大的应用潜力。虽然近年来机械自供电发光技术领域在材料、器件方面取得了一定的进步,对于器件柔性、集成度和感应灵敏度的相应研究也趋于成熟,但更重要的是需要在环境光下被人眼辨别。对于机械自供电发光器件,一个关键的挑战是较低的发光强度,这导致其在环境光下不可见。此外,为了优化机械自供电发光器件的结构和材料设计,需要建立标准的表征方法,以从不同的研究中提取有用信息。基于以上两个问题,在本工作中,研究了一种压电自供电有机发光器件,该器件基于高效率、高对比度顶发射OLED（Top Emitting OLED,TEOLED）和压电发电机（Piezoelectric Generator,PG）在柔性聚合物衬底上的多层集成而构建,并被应用于多功能光电防伪和物联网信息验证技术上。同时,还建立了对于机械发光器件辨识度的量化评价方法。本工作具体包含如下四个方面的研究内容:（1）优化设计压电发电机的弯曲应力,最大化输出电流。提出了PEN支撑层/Cu导电编织胶带层/PVDF压电层/Cu导电编织胶带层的叠层结构柔性薄膜压电发电机,用于在自由振动模式下产生足够的电能,驱动OLED发光。首先,本工作从悬臂梁压电发电机工作原理出发,讨论了应力中性面位置对于压电层内应力分布的影响。其次,讨论了压电膜的不同取向,也即在弯曲时具有不同轴向压电参数对于电压输出的影响。因此,主要产生横向应力的悬臂梁自由振动发电模式,由于具有高度的匹配性而被作为本工作中压电自供电有机发光器件的主要供电模式。之后,讨论了悬臂梁振动中两个重要初始条件,悬臂梁长度l以及初始挠度δ0对于压电电压和频率的影响。本工作中的压电器件在l=16 mm以及δ0=10mm的情况下获得了峰值输出电压达33 V,频率约为280 Hz的欠阻尼正弦波形输出。此外还讨论了负载对于压电输出的影响。随着负载电阻值从10 MΩ减小到10 kΩ,输出电压峰值从140 V显著减小到0.4 V,同时峰值电流密度却从10MΩ负载时的0.15 m A/cm~2上升到100Ω负载时的0.67 m A/cm~2,达到足以驱动绿光OLED（发光区面积约10 mm~2,发光波长512 nm,亮度＞1 cd/cm~2）的程度。通过上述一系列对弯曲应力的优化设计,本工作中的柔性薄膜压电发电机输出电流获得了显著提升,使得压电输出同时满足OLED的开启电压与驱动电流的需求。最后,通过有限元分析以及计算拟合,得到了非线性负载条件下外力输入与压电输出之间的量化关系,为进一步研究OLED接入回路奠定了基础。（2）优化设计顶发射有机发光器件的光传输过程,实现高效率高对比度顶发射器件,解决压电自供电有机发光器件在明亮环境下的低辨识度问题。本工作证明了通过微腔调控和添加红荧烯单覆盖层,可以同时增强TEOLED的电致发光效率和对比度（Pixel Contrast Ratio,PCR）。通过微腔厚度调控,多层结构绿光TEOLED在128.5 nm的腔长下获得了110 cd/A的电流效率以及小于3.5 V的开启电压、553 nm的电致发光波长。通过结合红荧烯单覆盖层的固有蓝绿色吸收和光学微腔引起的吸收,TEOLED对环境光的反射被有效地抑制。同时,通过近场光子与金属阴极的两个金属-有机界面的混合表面等离子体激元模式之间的耦合和去耦合,从而将具有红荧烯单覆盖层TEOLED的电致发光提取了出来,导致与环境光相比,电致发光的吸收低得多。使用该光传输策略,与传统的TEOLED相比,红荧烯单覆盖层厚度为55 nm的绿光TEOLED实现了19%的EQE增强,并且在1000 cd/m~2电致发光亮度和140 lux环境照度下,实现了22.6%的PCR改善。在高环境光照度与低电致发光强度下,改善后的TEOLED辨识度获得明显提升。此外,具有橙红色发光峰（MDQ）以及天蓝色发光峰（Firpic）的器件在加入红荧烯单覆盖层后PCR以及发光效率也获得了同时提升的结果。最后,通过对TEOLED在交流小信号下电学特性的变化进行表征分析,确定了TEOLED在开启和关闭前后的等效阻抗以及电容变化情况,为进一步研究压电自供电有机发光器件的电路特性以及测定压电自供电有机发光器件的脉冲光强奠定了基础。（3）提出以生理等效亮度和恰可识别环境光照度（Just Noticeable Ambient Illuminance,JNAI）为参数的器件性能评价方法,对压电自供电有机发光器件性能进行定量表征。将优化后的PVDF薄膜压电发电机,以及具有红荧烯单覆盖层的高对比度高效率TEOLED器件,基于PEN支撑/衬底双功能层进行了集成,成功制备了可产生压电诱导电致发光的压电自供电有机发光器件。该器件无需外部电源供电,也无需额外的整流电路和能量存储单元对压电能量进行收集。该器件在欠阻尼正弦波压电输出的驱动下产生单次光脉冲,具有优秀的响应回复速度,但与直流和交流模式下的OLED亮度存在明显差别。因此,本工作中将光脉冲的生理等效强度和Weber-Fechner定律应用于压电自供电有机发光器件,引出JNAI参数,从而定量表征了该种机械自供电发光器件的肉眼辨识度。该器件等效亮度为11.5 cd/m~2,人眼恰好能分辨该光脉冲的最大环境光照度高达3000 lux,优于已知的机械自供电发光器件。压电自供电有机发光器件具有优秀的工作耐久性,在未封装情况下,能够在大气环境中连续被激发1300次以上,失误率仅为2.3%。（4）探索压电自供电有机发光器件的应用前景。通过将光致发光、电致发光和力刺激响应发光三种过程集成在一起,实现了将电、光、力输入转换为图案化显示的多功能光电防伪器件。该器件针对不同的激励显示不同的图形乃至颜色,显著提高了多功能光电防伪器件的安全性能。此外,针对物理信号到数字信号这一转换过程,通过采用与多功能光电防伪标签类似的分区掩模蒸镀方法,制备了一种可用于商品验证的多激励响应QR码系统。该系统通过同时或分别激发光致发光、电致发光和压电诱导电致发光图案并上传至制造商服务器,经过计算机处理形成完整的QR码从而完成验证,符合物联网的基本定义。在以上实践的两种应用中,压电自供电技术与有机发光技术的灵活结合,在可识别性、可靠性和实用性上均达到了一般防伪技术的标准。