CN102157704A - 有机电致发光植物照明用光源及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机电致发光植物照明用光源，在有机电致发光光源的玻璃基板的外表面上增加一层光转光功能层，使透过光转光功能层的所述有机电致发光光源的部分入射光转化为波长为600~680nm的红光。有机电致发光植物照明用光源的制备方法是在玻璃基板的外表面上制作具有镂空图案的光转光功能层。本发明利用光转光阵列可以调节OLED照明器件的蓝光峰区和红光峰区的发射比例，实现了近似均匀的面光源。本发明采用的方法，可提高了植物生长需要的蓝光区和红光区的辐射，且长时间稳定照明，环保，无污染，既能让植物快速生长，同时也保证人体健康和环保，是一种高效、节能、环保的新型植物生长光源。

Description

有机电致发光植物照明用光源及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光植物照明用光源及其制造方法，属于植物生长调节和光电子技术领域。

背景技术

目前，市场上主要利用太阳光为自然光源，太阳光通过光转光剂塑料薄膜分别得到两个峰区的发光光谱。色转化塑料薄膜在生产过程中掺杂了有机或无机的光转光剂，如有机共轭分子荧光转光剂方法，可以将太阳光中的绿光转换为红光且发射光的主峰为 600 nm 左右；单基双能稀土转光剂方法，具有同时吸收紫外光和绿光并同时发射蓝光和红光的性能，最大发射波长在 420 ～ 450nm 和 620 ～ 680nm 区域；以及合成的 CaS ：Eu ， Sm“ 常充电型”电子陷获材料，不仅可具有 CaS：Eu 的荧光特性，可激发带分别位于峰值波长小于279nm 的紫外区和 400 ～ 620 nm 的可见光区，而且可将 0.8~1.6μm 的红外光转换为波长小于 672 nm 的红光。以上三种方式都是以太阳光为自然光源，由于实际到达地面的太阳光为 290 ～ 3 000nm ，其中 290~400nm 的紫外光仅占 6 ％左右，即使完全将日光中的紫外线转为作物光合作用需要的蓝光或红光效果也不明显，而 480 ～ 580 nm 的绿光在 400~800nm 的可见光中的比例和强度都最多，因而转绿光方式较为常见。但是，太阳光的辐射能量明显受到天气变化的负面影响，更无法做到24小时不间断照明。

跟据植物生理学原理，理想的植物照明光源应该满足：发射光谱及发射峰应与植物叶绿素的吸收光谱即光合作用的光谱曲线尽量吻合，植物叶绿素主要包括叶绿素 a 和叶绿素 b，其吸收光谱有两个峰区，即 400~480nm 的蓝紫光区和 600~680nm 的红橙光区。其中叶绿素 a 的吸收峰为 425nm 和 660 nm ，叶绿素 b 的吸收峰为 450nm 和 643nm 。因此，为达到植物生长需要的最优化，要求植物照明光源必须同时具备以上两个峰区的发光光谱。蓝光有利于植物营养器官如茎、叶等的生长，红光有利于植物的花朵果实等方面的生长。

目前也有采用人工光源为植物生长提供光合作用光源，采用荧光灯、LED或者有机电致发光光源（Organic Light Emitting Device，OLED），由于采用荧光灯能耗较高，而且制造蓝紫光和红橙光的效率不高。有机电致发光光源由于具有超轻薄、高亮度、响应快、低功耗、效率高及制作简单等特性，广泛应用于平板显示器、背光模组以及照明等领域，其发光原理为在两个电极之间沉积非常薄的有机材料，对该有机发光材料通以直流电使其发光，其发光峰值可以通过调整有机电致发光器件发光层的电致发光光谱（EL光谱）分别实现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种发光方式，且波长多样化，体积小组合方便，具有可任意组合EL光谱制作具有双发射光谱峰值的有机电致发光植物照明用光源的可行性。

而现有采用LED或者有机电致发光光源制造蓝紫光和红橙光的工艺和结构较为复杂，光的利用效率受到影响，成本也较高。有机电致发光植物照明用光源可以将特定厚度的有机化合物构成的有机薄膜层设置于有机电致发光元件的阳极与阴极之间，并且采用一些特殊的器件结构，实现与植物生长匹配的双发射峰光谱，但在OLED器件的玻璃基板和封盖所形成的密封罩内部增加功能层制造工艺比较复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种能实现高亮度、高光转换效率、长时间稳定工作的有机电致发光植物照明用光源及其制作方法，可以调节OLED照明器件的蓝光峰区和红光峰区的发射比例，调节辐射能量强度，实现了近似均匀的面光源，提高植物生长需要的蓝光区和红光区的辐射，且实现长时间稳定照明，环保，无污染，既能让植物快速生长，同时也保证人体健康和环保，提供一种一种高效、节能、环保的新型植物生长光源。

为达到上述目的，本发明的构思是：

由于发射蓝色、绿色光的OLED器件发展较为成熟，且效率高、寿命长，若配合市场比较成熟的有机或无机光转光剂很容易满足植物生长的600~680nm需求。其原理则是利用色转化技术，通过激发光致转化材料（Color Change Materials ，CCM）中的光转光剂得到600~680nm的发射峰区。用于制作有机电致发光植物照明用光源的方法可在ITO玻璃基板上依次蒸镀上有机材料层和条形金属电极，经过封装工艺，最后在ITO玻璃基板背面上形成点阵式的光转光功能层而形成。

为了实现以上发明的构思，本发明采用下述技术方案：

一种有机电致发光植物照明用光源，主要包括有机电致发光光源，有机电致发光光源具有通过封装胶密封粘结玻璃基板和封盖所形成的密封罩；在密封罩内的玻璃基板内表面上制作一层正电极ITO薄膜，玻璃基板和ITO薄膜构成ITO玻璃基板；在ITO玻璃基板的ITO薄膜表面上继续蒸镀有机电致发光材料层；接着在有机电致发光材料层上蒸镀负电极金属电极层；在有机电致发光光源的玻璃基板的外表面上还增加一层光转光功能层，使透过光转光功能层的有机电致发光光源的部分入射光转化为波长为600~680nm的红光。

上述光转光功能层具有镂空图案，镂空图案为规则的点阵状、点阵孔状、网格状或条栅状。上述光转光功能层的点阵孔图案为方形点阵孔、蜂窝状点阵孔或圆形点阵孔镂空图案。有机电致发光植物照明用光源中单个点阵孔微小化、单个点阵孔单元面积与两个点阵孔之间的间距可以根据需要做适当调整来实现高透过率。

上述光转光功能层的材料为无机材料，光转光功能层的材料主要采用铕螯合物、铽螯合物和镧系元素的硫氧化物中的一种或其几种形成的组合物。

上述光转光功能层的材料为有机材料，光转光功能层的材料为红色或蓝色有机荧光染料，有机荧光染料为蒽醌类、吡嗪系或丫啶类的有机荧光染料中的一种或其几种组合物，光转光功能层的材料还可采用铕 (Eu3+) 的有机配体稀土转光剂。

上述有机电致发光植物照明用光源的制备方法，包括如下步骤：

a. 选择经过清洗过的ITO玻璃基板；

b. 在步骤a中的ITO玻璃基板的ITO薄膜表面上蒸镀有机电致发光材料层；

c. 在步骤b中的有机电致发光材料层上蒸镀金属电极层；

d. 将步骤a至c中各结构层封装在通过封装胶密封粘结的玻璃基板和封盖所形成的密封罩内；

e. 在步骤d中的没有ITO薄膜的ITO玻璃基板表面上制作具有镂空图案的光转光功能层；

f.将步骤e中的玻璃切割成发光单元，完成有机电致发光植物照明用光源的制作。

在上述步骤e中的光转光功能层的镂空图案可采用掩模工艺直接制作完成。

在上述步骤e中的光转光功能层的镂空图案还可采用蚀刻工艺直接制作完成。

在上述步骤e中的光转光功能层的镂空图案还可采用如下的制作步骤：

① 在没有ITO薄膜的洁净的ITO玻璃基板表面上沉积光转光功能薄膜；

② 采用刻蚀工艺进行光转光功能薄膜的镂空图案制作。

在上述步骤e中的光转光功能层的镂空图案也可采用如下的制作步骤：

① 在没有ITO薄膜的洁净的ITO玻璃基板表面上贴敷光转光功能薄膜；

② 采用激光打印工艺进行光转光功能薄膜的镂空图案制作。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

利用光转光功能层可以实现600~680nm的发射峰区，解决了现有技术发光峰值的问题；利用规则图案化掩膜板或者蚀刻工艺或者激光打印工艺直接可以制作出高精度的光转光功能层；该光转光阵列，提高了光透过过率；该光转光阵列可以调节OLED照明器件的蓝光峰区和红光峰区的发射比例，提供植物生长所需的适宜的光辐射能量强度，提高了光利用效率；且整个面板发光并不呈现有间隔的点光源阵列式排列而仍然是近似均匀的面光源。另外，使用利用溶液提拉法制备在荧光灯内部，利用荧光灯的发光原理实现红光的发射，或者采用LED为背光源，利用CCM技术实现红光的发射。

有机电致发光植物照明用光源具有与太阳光可比拟的优势，与普通的照明灯具，白炽灯、日光灯等相比，具有如面光源、色域范围广、能耗低、制备工艺简单等等显著优势，外加3~5V的驱动电压就能长时间稳定照明，且环保，无污染，不发热，仅有少量紫外与红外辐射等等，这样子既能让植物快速生长，同时也保证人体健康和环保，是一种高效、节能、环保的新型植物生长光源，能显著降低电力开支，容易实现产业化。

附图说明

图1是本发明有机电致发光植物照明用光源的结构示意图。

图2是本发明的第五个实施例的光转光功能层的制作工艺流程图。

图3是具有点阵分布式图案的光转光功能层的打印模版示意图。

具体实施方式

下面结合附图和对本发明的优选实例进行说明：

实施例一：

参见图1，一种有机电致发光植物照明用光源，主要包括有机电致发光光源，有机电致发光光源具有通过封装胶7密封粘结玻璃基板1和封盖5所形成的密封罩；在密封罩内的玻璃基板1内表面上制作一层正电极ITO薄膜2，玻璃基板1和ITO薄膜2构成ITO玻璃基板；在ITO玻璃基板的ITO薄膜表面上继续蒸镀有机电致发光材料层3；接着在有机电致发光材料层3上蒸镀负电极金属电极层4；在有机电致发光光源的玻璃基板1的外表面上还增加一层光转光功能层6，使透过光转光功能层6的有机电致发光光源的部分入射光转化为波长为600~680nm的红光。所选用的光转光功能层的材料应薄膜特性好、易图案化制作、化学稳定性好。

参见图3，作为本发明的改进，光转光功能层6具有镂空图案，镂空图案为规则的点阵状、点阵孔状、网格状或条栅状。上述光转光功能层6的点阵孔图案为方形点阵孔、蜂窝状点阵孔或圆形点阵孔镂空图案。通过调整点阵式阵列的小孔直径R和小孔间距D，调节OLED照明器件的蓝光峰区和红光峰区的发射比例，调节辐射能量强度，实现了近似均匀的面光源发光。

本发明的光转光功能层6的材料为无机材料，光转光功能层6的材料主要采用铕螯合物、铽螯合物和镧系元素的硫氧化物中的一种或其几种形成的组合物。

本发明的光转光功能层6的材料为有机材料，光转光功能层6的材料为红色或蓝色有机荧光染料，有机荧光染料为蒽醌类、吡嗪系或丫啶类的有机荧光染料中的一种或其几种组合物，光转光功能层6的材料还可采用铕 (Eu3+) 的有机配体稀土转光剂。

实施例二：

本发明实施例一的有机电致发光植物照明用光源的制备方法，包括如下步骤：

a. 选择经过清洗过的ITO玻璃基板；

b. 在步骤a中的ITO玻璃基板的ITO薄膜表面上蒸镀有机电致发光材料层；

c. 在步骤b中的有机电致发光材料层上蒸镀金属电极层；

d. 将步骤a至c中各结构层封装在通过封装胶密封粘结的玻璃基板和封盖所形成的密封罩内；

e. 在步骤d中的没有ITO薄膜的ITO玻璃基板表面上制作具有镂空图案的光转光功能层；

f.将步骤e中玻璃切割成发光单元，完成有机电致发光植物照明用光源的制作；

其中步骤e中的光转光功能层的镂空图案可采用掩模工艺直接制作完成。

实施例三：

本实施例与实施例二的有机电致发光植物照明用光源制作方法基本相同，不同之处在于：

在实施例二的步骤e中的光转光功能层的镂空图案还可采用蚀刻工艺直接制作完成。

实施例四：

本实施例与实施例二、实施例三中的有机电致发光植物照明用光源制作方法基本相同，不同之处在于：

在实施例二的步骤e中的光转光功能层的镂空图案的制作步骤如下：

① 在没有ITO薄膜的洁净的ITO玻璃基板表面上沉积光转光功能薄膜；

② 采用刻蚀工艺进行光转光功能薄膜的镂空图案制作。

实施例五：

参见图2，本实施例与实施例二、实施例三和实施例四中的有机电致发光植物照明用光源制作方法基本相同，不同之处在于：

在实施例二的步骤e中的光转光功能层的镂空图案的制作步骤如下：

① 在没有ITO薄膜的洁净的ITO玻璃基板表面上贴敷光转光功能薄膜，利用薄膜贴敷设备进行加热贴敷，保证贴膜时的流速为0.5~5米/秒、压力为0.5~5公斤、温度为20~80度，并避免气泡存在。

② 采用激光打印工艺进行光转光功能薄膜的镂空图案制作。

以上制作完成后，通过对OLED正负电极施加偏压3V左右，本来发射蓝色和绿色光的OLED透过光转光功能层后实现了660nm的红光发射，且蓝光和红光的发射能量比例为1：1，极大地满足了植物生长对光源的要求。

若OLED器件为蓝色和绿色发光峰，保留OLED器件上的有机光转光塑料薄膜，制作镂空图案。

若OLED器件为蓝色发光峰，在OLED器件上制作点阵式阵列小孔，制作图案参考图3。根据设计的蓝光和红光透过率，计算点阵式阵列的小孔直径R和小孔间距D，通过调整点阵式阵列的小孔直径R和小孔间距D，调节蓝光和红光的辐射比例，最后把小孔内的薄膜用丙酮或乙醇取出掉。

Claims (10)

1.一种有机电致发光植物照明用光源，主要包括有机电致发光光源，所述有机电致发光光源具有通过封装胶（7）密封粘结玻璃基板（1）和封盖（5）所形成的密封罩；在所述密封罩内的所述玻璃基板（1）内表面上制作一层正电极ITO薄膜（2），所述玻璃基板（1）和ITO薄膜（2）构成ITO玻璃基板；在所述ITO玻璃基板的ITO薄膜表面上继续蒸镀有机电致发光材料层（3）；接着在所述有机电致发光材料层（3）上蒸镀负电极金属电极层（4）；其特征在于，在所述有机电致发光光源的玻璃基板（1）的外表面上增加一层光转光功能层（6），使透过所述光转光功能层（6）的所述有机电致发光光源的部分入射光转化为波长为600~680nm的红光。

2.根据权利要求1所述的有机电致发光植物照明用光源，其特征在于，所述光转光功能层（6）具有镂空图案，所述镂空图案为规则的点阵状、点阵孔状、网格状或条栅状。

3.根据权利要求2所述的有机电致发光植物照明用光源，其特征在于，所述光转光功能层（6）的点阵孔图案为方形点阵孔、蜂窝状点阵孔或圆形点阵孔镂空图案。

4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的有机电致发光植物照明用光源，其特征在于，所述光转光功能层（6）的材料为无机材料，所述光转光功能层（6）的材料主要采用铕螯合物、铽螯合物和镧系元素的硫氧化物中的一种或其几种形成的组合物。

5.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的有机电致发光植物照明用光源，其特征在于，所述光转光功能层（6）的材料为有机材料，所述光转光功能层（6）的材料为红色或蓝色有机荧光染料，所述有机荧光染料为蒽醌类、吡嗪系或丫啶类的有机荧光染料中的一种或其几种组合物，所述光转光功能层（6）的材料还可采用铕 (Eu3+) 的有机配体稀土转光剂。

6.一种权利要求1所述的有机电致发光植物照明用光源的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a. 选择经过清洗过的ITO玻璃基板；

b. 在所述步骤a中的ITO玻璃基板的ITO薄膜表面上蒸镀有机电致发光材料层；

c. 在所述步骤b中的有机电致发光材料层上蒸镀金属电极层；

d. 将所述步骤a至c中各结构层封装在通过封装胶密封粘结的玻璃基板和封盖所形成的密封罩内；

e. 在所述步骤d中的没有ITO薄膜的ITO玻璃基板表面上制作具有镂空图案的光转光功能层；

f.将所述步骤e中玻璃切割成发光单元，完成有机电致发光植物照明用光源的制作。

7.根据权利要求6所述的有机电致发光植物照明用光源的制备方法，其特征在于，所述步骤e中的光转光功能层的镂空图案采用掩模工艺直接制作完成。

8.根据权利要求6所述的有机电致发光植物照明用光源的制备方法，其特征在于，所述步骤e中的光转光功能层的镂空图案采用蚀刻工艺直接制作完成。

9.根据权利要求6所述的有机电致发光植物照明用光源的制备方法，其特征在于，所述步骤e中的光转光功能层的镂空图案的制作步骤如下：

①  在没有ITO薄膜的洁净的ITO玻璃基板表面上沉积光转光功能薄膜；

②  采用刻蚀工艺进行光转光功能薄膜的镂空图案制作。

10.根据权利要求6所述的有机电致发光植物照明用光源的制备方法，其特征在于，所述步骤e中的光转光功能层的镂空图案的制作步骤如下：

①  在没有ITO薄膜的洁净的ITO玻璃基板表面上贴敷光转光功能薄膜；

②  采用激光打印工艺进行光转光功能薄膜的镂空图案制作。

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