CN110267405A - 一种全印刷电致发光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全印刷电致发光器件及其制备方法，该全印刷电致发光器件包括有基材，所述基材的上表面设有从下往上依次印刷而成的导电电极图案层、第一导电层、介电层、发光图案层、第二导电层、背电极层和绝缘层，而且所述导电电极图案层和背电极层均引出有电极线分别作为电极和背电极。这样，该电致发光器件即具有透明度高、发光效率高、性能稳定以及机械性能强等特点，可在任意基材上印刷出各种发光图形化，有效实现产品广泛应用，而且避免了真空溅射、气相沉积等复杂工艺，制备方法简单，安全环保，取代了ITO导电材料，降低了整个器件的制备成本，最终使产品具有极高的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于电致发光器件技术领域，特别涉及一种全印刷电致发光器件及其制备方法。
背景技术
电致发光是指两个电极在外加电场的作用下，发光材料被相应的电能所激发而产生的发光，是将电能直接转换成光能的物理发光现象。
电致发光器件具有发光效率高、器件寿命长、响应速度快、视角特性好、色彩度强、能耗低等特点，使它在显示、照明、防伪、包装等领域有着非常广阔的应用前景。但是申请人发现：目前现有电致发光器件结构是透明导电基材、发光层、介质层和背电极层，是将发光层夹在透明导电基材和金属背电极之间。在玻璃上采用真空溅射或蒸镀的方法制备透明导电层、发光层、介质层和背电极层。发光层和介质层需要在高温下进行真空退火处理，自然冷却至室温后再在发光层上真空溅射或蒸镀出金属层作为背电极。
上述步骤中所采用的制备方法为电子束蒸发、溅射、化学气相沉积、脉冲激光沉积或溶胶-凝胶法。其中的透明导电基材使用最广泛的是氧化铟锡(ITO)的导电玻璃或PET，其通常是在刚性玻璃或柔性透明基材上通过气相沉积的方法生长ITO。沉积过程通常需要在高温和真空条件下进行，且在不同的温度和运动方式下，所制备的ITO层会有不同的特性。此外，ITO材料吸水性强，器件容易受潮；脆性很高，作为柔性器件电极材料时在反复折叠弯曲很容易脱落，容易导致电极击穿，从而影响器件的发光亮度和稳定性能；且ITO材料作为透明导电电极时需要高温高压真空下制备，尤其是在柔性基材上沉积ITO材料条件苛刻、工艺复杂、成本高，限制了电致发光器件在智能包装中的大规模应用。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有透明度高、发光效率高、性能稳定以及机械性能强等特点，可在任意基材上印刷出各种发光图形化，应用广泛，且制备方法简单，安全环保，制备成本低的电致发光器件，以及该电致发光器件的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种全印刷电致发光器件，包括有基材，所述基材的上表面设有从下往上依次印刷而成的导电电极图案层、第一导电层、介电层、发光图案层、第二导电层、背电极层和绝缘层，而且所述导电电极图案层和背电极层均引出有电极线分别作为电极和背电极。
进一步地，所述发光图案层采用发光墨水印刷而成，所述发光墨水由电致发光材料与胶黏剂混合配制而成，而且电致发光材料与胶黏剂的质量比例为0.5～1：1。
进一步地，所述电致发光材料为直流或交流无机纳米电致发光粉末。
进一步地，所述导电电极图案层采用纳米导电油墨印刷而成，所述第一导电层和第二导电层采用透明导电油墨印刷而成，所述背电极层采用导电油墨印刷而成，所述绝缘层采用UV绝缘油墨印刷而成。
进一步地，所述纳米导电油墨是高介电的纳米材料，是纳米二氧化钛溶液和纳米钛酸钡溶液中的一种或者二者混合物；所述透明导电油墨至少是PEDOT:PSS导电聚合物溶液、纳米银线溶液、石墨烯溶液、聚苯胺溶液中的一种；所述导电油墨至少是石墨烯溶液、纳米银溶液、纳米铜溶液、导电炭黑溶液、石墨烯/纳米银溶液中的一种。
进一步地，所述基材是透明或非透明的纸或PET或PVC或PEN或PI或玻璃或包装。
一种全印刷电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
S1、印刷导电电极图案层——在基材的上表面采用纳米导电油墨印刷一层导电图案，并干燥、引出电极线作为电极；
S2、印刷第一导电层——在干燥后的纳米导电油墨上印刷第一层透明导电油墨，并干燥；
S3、印刷介电层——在干燥后的透明导电油墨上印刷一层介电材料，并干燥；
S4、印刷发光图案层——在干燥后的介电材料上采用电致发光墨水印刷出一层设计好的发光图案，并干燥；
S5、印刷第二导电层——在干燥后的发光图案上印刷第二层透明导电油墨，并干燥；
S6、印刷背电极层——在干燥后的第二层透明导电油墨上印刷一层导电油墨，并干燥、引出电极线作为背电极；
S7、印刷绝缘层——在干燥后的导电油墨上印刷一层UV绝缘油墨，并干燥。
进一步地，在执行步骤S1之前先配制发光油墨，具体为：根据不同的印刷方式制备粘度不同的胶黏剂，然后将电致发光材料与胶黏剂按照质量0.5～1：1配制成发光墨水。
进一步地，印刷导电电极图案层和印刷背电极层中的干燥具体为在真空干燥箱内以80℃～100℃温度进行干燥0.5h，印刷第一导电层和印刷第二导电层中的干燥具体为在真空干燥箱内以80℃温度进行干燥0.5h，印刷介电层和印刷发光图案层中的干燥具体为是在真空干燥箱内以60℃-80℃温度进行干燥0.5h。
进一步地，所述印刷是丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、胶印中的一种或多种。
本发明主要具有以下有益效果：
本发明全印刷电致发光器件通过上述技术方案即具有透明度高、发光效率高、性能稳定以及机械性能强等特点，有效实现产品广泛应用，而且通过全印刷制备方法即可在任意基材上印刷出各种发光图形化，进一步扩大应用范围，同时避免了传统发光器件制备方法中的真空溅射、气相沉积等复杂工艺，制备方法简单，安全环保，取代了ITO导电材料，降低了整个器件的制备成本，最终使产品具有极高的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明实施例所述一种全印刷电致发光器件的剖视结构示意图；
图2是本发明所述一种全印刷电致发光器件的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1中所示，本发明实施例所述的全印刷电致发光器件，包括有基材1，所述基材1的上表面设有从下往上依次印刷而成的导电电极图案层2、第一导电层3、介电层4、发光图案层5、第二导电层6、背电极层7和绝缘层8，而且所述导电电极图案层2和背电极层7均引出有电极线分别作为电极和背电极。
其中，所述基材1是透明或非透明基材，可以是纸或PET或PVC或PEN或PI或玻璃或包装(如：玩具包装)；‘所述发光图案层5采用发光墨水印刷而成，所述发光墨水由电致发光材料与胶黏剂混合配制而成，而且电致发光材料与胶黏剂的质量比例为0.5～1：1，所述电致发光材料可以为直流或交流无机纳米电致发光粉末。所述导电电极图案层2采用纳米导电油墨印刷而成，所述纳米导电油墨是高介电的纳米材料，是纳米二氧化钛溶液和纳米钛酸钡溶液中的一种或者二者混合物；所述第一导电层3和第二导电层6采用透明导电油墨印刷而成，所述透明导电油墨至少是PEDOT:PSS导电聚合物溶液、纳米银线溶液、石墨烯溶液、聚苯胺溶液中的一种；所述背电极层7采用导电油墨印刷而成，所述导电油墨至少是石墨烯溶液、纳米银溶液、纳米铜溶液、导电炭黑溶液、石墨烯/纳米银溶液中的一种；所述绝缘层8采用UV绝缘油墨印刷而成。
如图2所示，本发明实施例所述全印刷电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、印刷导电电极图案层——在基材的上表面采用纳米导电油墨印刷一层导电图案，并在真空干燥箱内以80℃～100℃温度进行干燥0.5h，同时引出电极线作为电极；
步骤S2、印刷第一导电层——在干燥后的纳米导电油墨上印刷第一层透明导电油墨，并在真空干燥箱内以80℃温度进行干燥0.5h；
步骤S3、印刷介电层——在干燥后的透明导电油墨上印刷一层介电材料，并在真空干燥箱内以60℃-80℃温度进行干燥0.5h；
步骤S4、印刷发光图案层——在干燥后的介电材料上采用电致发光墨水印刷出一层设计好的发光图案，并在真空干燥箱内以60℃-80℃温度进行干燥0.5h；
步骤S5、印刷第二导电层——在干燥后的发光图案上印刷第二层透明导电油墨，并在真空干燥箱内以80℃温度进行干燥0.5h；
步骤S6、印刷背电极层——在干燥后的第二层透明导电油墨上印刷一层导电油墨，并在真空干燥箱内以80℃～100℃温度进行干燥0.5h，同时引出电极线作为背电极；
步骤S7、印刷绝缘层——在干燥后的导电油墨上印刷一层UV绝缘油墨，并干燥。
而且，上述步骤S1～S7中的印刷是丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、胶印中的一种或多种。
另外，在执行步骤S1之前先配制发光油墨，具体为：根据不同的印刷方式制备粘度不同的胶黏剂，然后将电致发光材料与胶黏剂按照质量0.5～1：1配制成发光墨水。
下面通过两个实施例进一步对全印刷电致发光器件的制备方法进行说明。
例一，所述全印刷电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
第一步，配制发光墨水：制备低粘度喷墨印刷用的胶黏剂，然后将电致发光材料与胶黏剂按照质量0.5：1配制成喷墨打印发光墨水；
第二步，印刷导电电极图案层：首先设计印刷导电图案，然后通过印刷的方式将纳米银导电油墨在铜版纸上印刷纳米银栅格导电图案并引出电极线作为电极，最后在真空干燥箱内以100℃温度干燥0.5h，得到导电电极图案层；
第三步，印刷第一导电层：首先在第二步中干燥后的纳米银栅格导电图案上印刷一层透明PEDOT：PSS薄膜遮盖导电图案，然后在真空干燥箱内以80℃温度干燥0.5h，得到透明PEDOT：PSS层；
第四步，印刷介电层：首先通过印刷方法将介电材料均匀印刷在透明PEDOT：PSS层上，然后在真空干燥箱内以60℃温度干燥0.5h，得到介电层；
第五步，印刷发光图案层：首先通过喷墨印刷方法，按照设计发光图案将电致发光墨水均匀印刷在介电层上，然后在真空干燥箱内以60℃温度干燥0.5h，制得发光层；
第六步，印刷第二导电层：首先在发光层上印刷一层透明PEDOT：PSS薄膜，然后在真空干燥箱中以80℃温度干燥0.5h，得到透明PEDOT：PSS层；
第七步，印刷背电极层：首先将纳米银导电油墨均匀印刷在PEDOT：PSS层上，并引出电极线作为背电极，然后在真空干燥箱内以100℃温度干燥0.5h，制得背电极层；
第八步，印刷绝缘层：在背电极层上印刷一层UV绝缘油墨，保护电极和器件，避免器件氧化和受潮，影响使用寿命和发光效率。
例二，所述全印刷电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：
第一步，配制发光墨水：制备粘度较高满足丝网印刷的胶黏剂，然后将电致发光材料与胶黏剂按照质量1：1配制成丝网印刷发光墨水；
第二步，印刷导电电极图案层：首先设计印刷导电图案，然后通过印刷的方式将纳米银导电油墨在PET上印刷矩形框导电图案并引出电极线作为电极，最后在真空干燥箱内以100℃温度干燥0.5h，得到导电电极图案层；
第三步，印刷第一导电层：首先在第二步中干燥后的矩形框导电图案上印刷一层透明PEDOT：PSS薄膜遮盖导电图案，然后在真空干燥箱内以80℃温度干燥0.5h，得到透明PEDOT：PSS层；
第四步，印刷介电层：首先通过印刷方法将介电材料均匀印刷在透明PEDOT：PSS层上，然后在真空干燥箱内以80℃温度干燥0.5h，得到介电层；
第五步，印刷发光图案层：首先通过喷墨印刷方法，按照设计发光图案将电致发光墨水均匀印刷在介电层上，然后在真空干燥箱内以60℃温度干燥0.5h，制得发光层；
第六步，印刷第二导电层：首先在发光层上印刷一层透明PEDOT：PSS薄膜，然后在真空干燥箱中以80℃温度干燥0.5h，得到透明PEDOT：PSS层；
第七步，印刷背电极层：首先将导电油墨均匀印刷在PEDOT：PSS层上，并引出电极线作为背电极，然后在真空干燥箱内以100℃温度干燥0.5h，制得背电极层；
第八步，印刷绝缘层：在背电极层上印刷一层UV绝缘油墨，保护电极和器件，避免器件氧化和受潮，影响使用寿命和发光效率。
这样，本发明所述全印刷电致发光器件具有透明度高、发光效率高、性能稳定以及机械性能强等特点，有效实现产品广泛应用，而且通过全印刷制备方法即可在任意基材上印刷出各种发光图形化，进一步扩大应用范围，同时避免了传统发光器件制备方法中的真空溅射、气相沉积等复杂工艺，制备方法简单，安全环保，取代了ITO导电材料，降低了整个器件的制备成本，最终使产品具有极高的市场竞争力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种全印刷电致发光器件，其特征在于，包括有基材(1)，所述基材(1)的上表面设有从下往上依次印刷而成的导电电极图案层(2)、第一导电层(3)、介电层(4)、发光图案层(5)、第二导电层(6)、背电极层(7)和绝缘层(8)，而且所述导电电极图案层(2)和背电极层(7)均引出有电极线分别作为电极和背电极。
2.根据权利要求1所述的全印刷电致发光器件，其特征在于，所述发光图案层(5)采用发光墨水印刷而成，所述发光墨水由电致发光材料与胶黏剂混合配制而成，而且电致发光材料与胶黏剂的质量比例为0.5～1：1。
3.根据权利要求2所述的全印刷电致发光器件，其特征在于，所述电致发光材料为直流或交流无机纳米电致发光粉末。
4.根据权利要求1或2或3所述的全印刷电致发光器件，其特征在于，所述导电电极图案层(2)采用纳米导电油墨印刷而成，所述第一导电层(3)和第二导电层(6)采用透明导电油墨印刷而成，所述背电极层(7)采用导电油墨印刷而成，所述绝缘层(8)采用UV绝缘油墨印刷而成。
5.根据权利要求4所述的全印刷电致发光器件，其特征在于，所述纳米导电油墨是高介电的纳米材料，是纳米二氧化钛溶液和纳米钛酸钡溶液中的一种或者二者混合物；所述透明导电油墨至少是PEDOT:PSS导电聚合物溶液、纳米银线溶液、石墨烯溶液、聚苯胺溶液中的一种；所述导电油墨至少是石墨烯溶液、纳米银溶液、纳米铜溶液、导电炭黑溶液、石墨烯/纳米银溶液中的一种。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的全印刷电致发光器件，其特征在于，所述基材(1)是透明或非透明的纸或PET或PVC或PEN或PI或玻璃或包装。
7.一种全印刷电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、印刷导电电极图案层——在基材的上表面采用纳米导电油墨印刷一层导电图案，并干燥、引出电极线作为电极；
S2、印刷第一导电层——在干燥后的纳米导电油墨上印刷第一层透明导电油墨，并干燥；
S3、印刷介电层——在干燥后的透明导电油墨上印刷一层介电材料，并干燥；
S4、印刷发光图案层——在干燥后的介电材料上采用电致发光墨水印刷出一层设计好的发光图案，并干燥；
S5、印刷第二导电层——在干燥后的发光图案上印刷第二层透明导电油墨，并干燥；
S6、印刷背电极层——在干燥后的第二层透明导电油墨上印刷一层导电油墨，并干燥、引出电极线作为背电极；
S7、印刷绝缘层——在干燥后的导电油墨上印刷一层UV绝缘油墨，并干燥。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在执行步骤S1之前先配制发光油墨，具体为：根据不同的印刷方式制备粘度不同的胶黏剂，然后将电致发光材料与胶黏剂按照质量0.5～1：1配制成发光墨水。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，印刷导电电极图案层和印刷背电极层中的干燥具体为在真空干燥箱内以80℃～100℃温度进行干燥0.5h，印刷第一导电层和印刷第二导电层中的干燥具体为在真空干燥箱内以80℃温度进行干燥0.5h，印刷介电层和印刷发光图案层中的干燥具体为是在真空干燥箱内以60℃-80℃温度进行干燥0.5h。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述印刷是丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、胶印中的一种或多种。
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