CN105870114A - 柔性发光器件及其制备方法、发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性发光器件及其制备方法、发光装置，一种柔性发光器件，包括：上透明导电薄膜、下透明导电薄膜、以及多个发光单元，所述发光单元夹设并电性连接于所述上透明导电薄膜和下透明导电薄膜之间，所述发光单元包括两个正反向并联的LED发光芯片。所述柔性发光装置可以采用交流电源驱动，发光均匀稳定，驱动电路简单。

Description

柔性发光器件及其制备方法、发光装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种发光薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，由于柔性显示器、可穿戴电子设备等一大批新技术的出现，柔性发光技术受到了越来越多的关注。基于LED芯片的柔性发光薄膜发光强度高，使用寿命长，有很广阔的应用前景。传统的发光二极管芯片需要在低压恒直流条件下工作，需要配备复杂的恒直流源；同时，由于传统的发光二极管芯片存在电流扩展能力差，有漏电通道等一系列的问题，导致了柔性发光器件发光不均匀，在大电流下发光效率急剧下降。因此，解决柔性发光器件的驱动电路复杂及发光不均匀的问题，是制备实用的柔性发光薄膜系统的关键。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种柔性发光器件及其制备方法，该发光器件发光均匀稳定，驱动电路简单。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种柔性发光器件。该柔性发光器件包括：上透明导电薄膜、下透明导电薄膜以及多个发光单元，所述发光单元夹设并电性连接于所述上透明导电薄膜和下透明导电薄膜之间，所述发光单元包括两个正反向并联的LED发光芯片。

根据本发明的另一个方面，提供了一种柔性发光器件的制备方法。该制备方法包括：制备上透明导电薄膜和下透明导电薄膜；制备多个发光单元，所述发光单元包括两个正反向并联的LED芯片；将多个发光单元排列在下透明导电薄膜的蒸镀有透明导电材料的面上；贴附上透明导电薄膜，使得上透明导电膜的蒸镀有透明导电材料的面贴附于发光单元的上电极上，形成柔性发光薄膜结构。

根据本发明的另一个方面，提供了一种发光装置。该发光装置包括：交流电源及上述的柔性发光器件，交流电源的两端引线分别与所述柔性发光器件的上透明导电薄膜、下透明导电薄膜电连接，用于以交流方式驱动所述柔性发光器件的多个发光单元。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明柔性发光器件及其制备方法、发光装置具有以下有益效果：

(1)夹设在两导电薄膜之间发光单元包括两个正反向并联的LED发光芯片，使得柔性发光器件形成电容式结构，实现交流驱动发光，从而简化了驱动电路结构；

(2)发光单元之间填充绝缘填充物，绝缘填充物使得柔性发光器件的导电薄膜上电流横向扩展好，保障了柔性发光器件发光均匀。

附图说明

图1为本发明实施例柔性发光装置结构示意图；

图2为图1中发光单元的结构示意图；

图3为本发明实施例制造柔性发光元件的流程图；

图4为图3中制造发光单元的流程图。

【主要元件】

1-上透明导电薄膜； 2-下透明导电薄膜； 3-发光单元；

4-LED芯片； 5-导电基板； 6-金属反射层；

7-透明电极层； 8-第一绝缘填充物； 9-交流电源；

10-第二绝缘填充物。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供一种柔性发光元件，如附图1所示，其采用了电容结构，主要包括：上透明导电薄膜1、下透明导电薄膜2及其夹设在它们之间的多个发光单元3。该柔性发光元件可以通过外接的交流电源电路分别连接上透明导电薄膜1、下透明导电薄膜2来驱动发光，避免了采用复杂的恒直流电源。

每个发光单元3包括两个正反向并联的LED芯片4，具体结构如附图2所示，其包括导电基板5、设置在导电基板上的金属反射层6，金属反射层6上设置正反向并联的两个LED芯片4，即第一LED芯片的N电极与金属反射层电连接，第二LED芯片的P电极与金属反射层电连接，第一LED芯片的P电极与第二LED芯片的N电极上设置透明电极层7，该透明电极层的材料为铟锡金属氧化物(ITO)、氧化锌铝(AZO)、铜、石墨烯、碳纳米管、纳米银颗粒、银纳米线、高分子膜、复合透明导电膜中的一种或其任意组合，金属反射层6和透明电极层7之间填充有第二绝缘填充物10，该第二绝缘填充物10填充在第一LED芯片和第二LED芯片之间及外围，起到了使两颗LED芯片之间的绝缘，减小漏电，防止发光单元内部短路的作用，该发光单元可以采用交流电驱动，两个LED芯片交替发光。

在图1所示的柔性发光元件中，还包括同样夹设在上透明导电薄膜1、下透明导电薄膜2之间的第一绝缘填充物8，该第一绝缘填充物8填充在多个发光单元3之间及外围，第一绝缘填充物8使得柔性发光器件的上、下透明导电薄膜上的电流横向扩展好，保障了柔性发光器件发光均匀。

上述第一、第二绝缘填充物可选用PDMS、树脂、绝缘橡胶、Y₂O₃、Si₃N₄、Al₂O₃、BaTiO₃、MgO、Ta2O₅、GeO₂、Sm₂O₃、HfO₂、PbTiO₃、TiO₂等绝缘材料中的一种或其任意组合。

本领域技术人员应当理解，尽管本实施例中柔性发光元件的上下两导电薄膜均为透明导电薄膜，但本发明并不限于此，柔性发光元件的上下两导电薄膜中的至少一个为透明导电薄膜。

本发明还提供一种柔性发光元件的制造方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤S301：制备上透明导电薄膜和下透明导电薄膜，具体为在柔性透明薄膜上蒸镀一层透明导电材料；

该柔性透明薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或其任意组合。

该透明导电材料为铟锡金属氧化物(ITO)、氧化锌铝(AZO)、铜、石墨烯、碳纳米管、纳米银颗粒、银纳米线、高分子膜、复合透明导电膜中的一种或其任意组合。

步骤S302：制备多个发光单元，所述发光单元包括两个正反向并联的LED芯片；

步骤S303：将多个发光单元排列在下透明导电薄膜的蒸镀有透明导电材料的面上；上述排列可以采用阵列排布、随机散布、等多种排列方式。

步骤S304：在下透明导电薄膜上发光单元之间及外围填充第一绝缘填充物，将发光单元的上电极露出；

步骤S305：贴附上透明导电薄膜，使得上透明导电膜的蒸镀有透明导电材料的面贴附于发光单元的上电极上，形成柔性发光薄膜结构。

其中步骤S101可以与S102调换顺序。

步骤S302具体可如下步骤，如图4所示：

步骤S302a：在导电基板的非出光面制作一层反射金属层；

所述导电基板可以选用硅基板、铝基板等。

步骤S302b：在形成有反射金属层的导电基板上划分多个单元，在每个单元内集成两个正反向并联的LED发光芯片，并在LED发光芯片之间及外围填充第二绝缘填充物；

步骤S302c：在形成有LED发光芯片及第二绝缘填充物的导电基板上蒸镀一层透明电极层；

所述透明电极层的材料为铟锡金属氧化物(ITO)、氧化锌铝(AZO)、铜、石墨烯、碳纳米管、纳米银颗粒、银纳米线、高分子膜、复合透明导电膜中的一种或其任意组合。

步骤S302d：将步骤S302c得到的基板结构按单元切分，形成多个发光单元。

步骤S302b中的LED芯片可以采用在衬底上生长外延层，依次为N型GaN，量子阱，AlN电子阻挡层，P型GaN，将外延片制成单个芯片，并在PN面上制作透明导电电极来形成。

基底可包括硅、掺杂硅(doped silicon)、锗、硅锗(silicon germanium)、半导体复合物(semiconductor compound)，或其他半导体材质的之一或任何组合。

本领域技术人员应当理解，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。

除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。

本发明还提供一种柔性发光装置，如附图1所示，包括前述的柔性发光器件及交流电源，交流电源的两端引线分别与柔性发光器件的上、下透明导电薄膜电连接，采用交流电来驱动柔性发光器件。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种柔性发光器件，其特征在于，包括：

上透明导电薄膜(1)；

下透明导电薄膜(2)；以及

多个发光单元(3)，夹设并电性连接于所述上透明导电薄膜(1)和下透明导电薄膜(2)之间，所述发光单元(3)包括两个正反向并联的LED发光芯片。

2.根据权利要求1所述的柔性发光器件，其特征在于，所述发光单元(3)包括：

导电基板(5)；

金属反射层(6)，形成于所述导电基板上；

所述两个正反向并联的LED发光芯片，设置于所述金属反射层(6)上；以及

透明电极层(7)，形成于所述两个正反向并联的LED发光芯片上；

所述两个正反向并联的LED发光芯片均与所述透明电极层(7)和所述金属反射层(6)电连接。

3.根据权利要求2所述的柔性发光器件，其特征在于，所述发光单元(3)还包括：

第二绝缘填充物(10)，夹设在所述金属反射层(6)和所述透明电极层(7)之间，填充在所述两个正反向并联的LED发光芯片之间及外围。

4.根据权利要求1所述的柔性发光器件，其特征在于，还包括：

第一绝缘填充物(8)，夹设在所述上透明导电薄膜(1)和所述下透明导电薄膜(2)之间，填充在所述多个发光单元(3)之间及外围。

5.根据权利要求1至4中任一所述的柔性发光器件，其特征在于：所述的上透明导电薄膜(1)与所述下透明导电薄膜(2)均为柔性透明导电薄膜，通过在柔性透明薄膜上蒸镀透明导电材料而成。

6.根据权利要求5所述的柔性发光器件，其特征在于：所述柔性透明薄膜为苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或其任意组合。

7.根据权利要求5所述的柔性发光器件，其特征在于：所述透明导电材料为铟锡金属氧化物、氧化锌铝、铜、石墨烯、碳纳米管、纳米银颗粒、银纳米线、高分子膜、复合透明导电膜中的一种或其任意组合。

8.根据权利要求3所述的柔性发光器件，其特征在于：所述第二绝缘填充物(10)选用PDMS、树脂、绝缘橡胶、Y₂O₃、Si₃N₄、Al₂O₃、BaTiO₃、MgO、Ta2O₅、GeO₂、Sm₂O₃、HfO₂、PbTiO₃、TiO₂中的一种或其任意组合。

9.根据权利要求4所述的柔性发光器件，其特征在于：所述第一绝缘填充物(8)选用PDMS、树脂、绝缘橡胶、Y₂O₃、Si₃N₄、Al₂O₃、BaTiO₃、MgO、Ta2O₅、GeO₂、Sm₂O₃、HfO₂、PbTiO₃、TiO₂中的一种或其任意组合。

10.一种柔性发光器件的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S301：制备上透明导电薄膜(1)和下透明导电薄膜(2)；

步骤S302：制备多个发光单元(3)，所述发光单元(3)包括两个正反向并联的LED芯片；

步骤S303：将多个发光单元(3)排列在下透明导电薄膜(2)的蒸镀有透明导电材料的面上；

步骤S305：贴附上透明导电薄膜(1)，使得上透明导电膜(1)的蒸镀有透明导电材料的面贴附于发光单元(3)的上电极上，形成柔性发光薄膜结构。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：在步骤303与步骤305之间还包括：

步骤S304：在下透明导电薄膜(2)上发光单元(3)之间及外围填充第一绝缘填充物(8)，将发光单元(3)的上电极露出。

12.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于：步骤S302包括：

步骤S302a：在导电基板(5)的非出光面形成一层反射金属层(6)；

步骤S302b：在形成有反射金属层(6)的导电基板(5)上划分多个单元，在每个单元内集成两个正反向并联的LED发光芯片；

步骤S302c：在形成有LED发光芯片的导电基板(5)上蒸镀一层透明电极层(7)；

步骤S302d：将步骤S302c得到的基板结构按单元切分，形成多个发光单元(3)。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：步骤S302b还包括：

在LED发光芯片之间及外围填充第二绝缘填充物(10)。

14.一种发光装置，其特征在于：包括：

交流电源(9)；以及

权利要求1至9中任一所述的柔性发光器件；

其中，所述交流电源(9)的两端引线分别与所述柔性发光器件的上透明导电薄膜(1)、下透明导电薄膜(2)电连接，用于以交流方式驱动所述柔性发光器件的多个发光单元(3)。