CN110196522B - 一种白光电致变色器件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种白光电致变色器件的制备方法；其包括聚丙烯酰胺透明导电材料、电致变色器件结构、电致发光器件结构；通过印刷喷涂工艺在聚丙烯酰胺导电层材料一侧制备出电致变色器件结构，另一侧制备出电致发光器件结构；电致变色器件结构在直流电压驱动下可实现吸收光谱从透明到530‑660nm波段的转换，电致发光器件结构在交流电压驱动下可实现发射光谱为500‑520nm蓝绿色发光；通过调整发光光谱和变色波长可以实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换。

Description

一种白光电致变色器件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种白光电致变色器件的制备方法，属于电子信息技术领域。
背景技术
现有电致发光的颜色主要由有机荧光染料或颜料转换实现，通常是使用油墨印刷或与塑料粒子混合制成薄膜，它们中加入有机荧光染料或颜料后，发光与不发光时体色完全一致。白色电致发光器件同样是由荧光染料或颜料形成，如：橙色、粉色、黄色发光材料，其与蓝色或蓝绿色电致发光材料转换组合实现白色发光，荧光染料或颜料主要是有机物或无机物，如：YAG荧光材料、罗丹明有机染料等。它们的缺点是，有机材料稳定、耐候性不好，无机类 YAG 荧光材料透明度不好、成本高。现有技术降低了电致发光器件的颜色、寿命、发光效率，由于染料不耐紫外线，所以白色的电致发光器件一直不能用于户外。
中国专利CN 1913194 A公布了一种白色电致发光器件及其制备方法，该白色电致发光器件包括基底、第一电极、具有预定迁移单元厚度的空穴迁移单元、具有预定蓝色层厚度的蓝色发光层、具有预定绿色层厚度的绿色发光层、红色发光层和第二电极；该发明的白色发光器件发光效率较低，难以实现产业化应用。中国专利CN 103338544 B公开了一种由碳量子点实现的白色电致发光器件。该方法包括：透明密封层、碳量子点荧光层、透明导电层、发光层、背导电层；其特征是：碳量子点荧光层是由含有碳的纳米荧光材料组成，其吸收光范围在 365-520nm，发射光范围在440-610nm, 将发光层发光光谱转换成白色发光。该发明制备得到的白色发光器件采用荧光染料转换的方式实现白光转换，导致器件效率较低，大大限制了其应用的领域。
本发明公布了一种白光电致变色器件的制备方法；其包括聚丙烯酰胺透明导电材料、电致变色器件结构、电致发光器件结构；通过印刷喷涂工艺在聚丙烯酰胺导电层材料一侧制备出电致变色器件结构，另一侧制备出电致发光器件结构；电致变色器件结构在直流电压驱动下可实现吸收光谱从透明到530-660nm波段的转换，电致发光器件结构在交流电压驱动下可实现发射光谱为500-520nm蓝绿色发光；通过调整发光光谱和变色波长可以实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换。
本发明的器件可以控制厚度在0.5-1.0mm之间，通过调整电压使得 电致变色器件的吸收光谱实现530-660nm可控调制，实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换，通过添加锂6同位素化合物，可以保持器件的物理性能在-40°C-80°C不会发生变化，器件可在多重防伪，智能隐身领域应用，同时在太阳能电池、智能穿戴、仿生学领域有比较好的应用前景。
发明内容
本发明一种白光电致变色器件的制备方法；其包括聚丙烯酰胺透明导电材料、电致变色器件结构、电致发光器件结构；通过印刷喷涂工艺在聚丙烯酰胺导电层材料一侧制备出电致变色器件结构，另一侧制备出电致发光器件结构；电致变色器件结构在直流电压驱动下可实现吸收光谱从透明到530-660nm波段的转换，电致发光器件结构在交流电压驱动下可实现发射光谱为500-520nm蓝绿色发光；通过调整发光光谱和变色波长可以实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换。
本发明所述的一种白光电致变色器件的制备方法为：在聚丙烯酰胺透明导电材料的一侧通过喷涂的工艺依次制备出电致变色层、电解质层、透明导电层、PDMS保护层；在两层透明导电层上施加直流电压0-3V，可实现器件从透明到530-660nm波段的转换，施加反向电压后实现从波段530-660nm到透明的转换；电致变色层材料为紫罗精类有机聚合物材料，电解质层为锂盐化合物掺杂PVB、PVDF制备出的固态电解质薄膜。
本发明所述的一种白光电致变色器件的制备方法为：在聚丙烯酰胺透明导电材料的另一侧通过印刷的工艺依次制备出发光层、介质层、透明导电层、PDMS保护层；在两层透明导电层上施加交流电压30-150V，可实现器件发射光谱为500-520nm蓝绿光发射；发光层为硫化锌基半导体发光材料，介质层为碳酸锶钡类高介电常数介质材料。
本发明所述的聚丙烯酰胺透明导电材料制备方法为：将导电基质材料加入溶剂中在室温下快速搅拌溶解形成质量分数为30%-50%的导电溶液，然后依次加入10%-15%的高分子聚合物导电载体，0.005%-0.01%烯类单体类交联剂，0.02%-0.04%过硫酸铵催化剂，加入0.001%-0.002%的交联引发剂，搅拌溶解后置于超声震荡仪内分散30-60min；反应完成后将导电浆料通过静电纺丝工艺制备聚丙烯酰胺透明导电材料。
本发明所述的导电基质材料为氯化锂，高氯酸锂，碳酸锂中的一种或多种，其中锂盐为锂6同位素化合物，通过调整添加比例控制导电材料的导电性能；高分子聚合物导电载体为丙烯酰胺，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚偏氟乙烯中的一种或多种；溶剂为水性溶剂和有机溶剂两种，其中水性溶剂为去离子水溶液，有机溶剂为聚碳酸酯溶液，通过选择不同的溶剂实现不同体系的的导电材料的制备；烯类单体类交联剂为丙烯酸，甲基丙烯酸，二乙烯基苯，N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺中的一种或多种；交联引发剂为四甲基乙二胺，苯甲酰甲酸甲酯，二苯甲酮中的一种或多种，可以实现快速温固化和紫外固化两种方式。
本发明所述的透明导电材料可以控制厚度在0.05-0.5mm之间，透过率可达到85%以上，通过调整电压使的电致变色器件的吸收光谱实现530-660nm可控调制，实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换，通过添加锂6同位素化合物，可以保持器件的物理性能在-40°C-80°C不会发生变化。
附图说明
附图1，一种白光电致变色器件结构
图中结构为：
1聚丙烯酰胺透明导电材料
2电致变色器件结构
3电致发光器件结构。
附图2，一种白光电致变色器件结构
图中结构为：
4 聚丙烯酰胺透明导电材料
5 电致变色层
6 固态电解质层
7 透明导电层
8 PDMS保护层
9导电锂离子。
附图3，一种白光电致变色器件结构
图中结构为：
10 聚丙烯酰胺透明导电材料
11 电致发光层
12 介质层
13 透明导电层
14 PDMS保护层
15 硫化锌基半导体发光材料
16 碳酸锶钡介质材料。
具体实施方式
本发明一种白光电致变色器件的制备方法；其包括聚丙烯酰胺透明导电材料、电致变色器件结构、电致发光器件结构；通过印刷喷涂工艺在聚丙烯酰胺导电层材料一侧制备出电致变色器件结构，另一侧制备出电致发光器件结构；电致变色器件结构在直流电压驱动下可实现吸收光谱从透明到530-660nm波段的转换，电致发光器件结构在交流电压驱动下可实现发射光谱为500-520nm蓝绿色发光；通过调整发光光谱和变色波长可以实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换。
本发明所述的一种白光电致变色器件的制备方法为：在聚丙烯酰胺透明导电材料的一侧通过喷涂的工艺制备出一层均匀透明的电致变色层，电致变色层材料为紫罗精类有机聚合物材料，在另一层透明导电膜表面采用印刷或者喷涂工艺，在导电膜表面附着一层高效均匀的透明固态电解质膜；其特征在于所述的固态电解质膜是以PVB为载体，将无机锂化合物溶解在聚碳酸酯溶液中作为电解质离子溶液，并按一定的比例加入其他的助剂后用有机溶剂溶解,然后通过球磨形成无色透明均匀的浆料，然后通过丝网印刷的工艺或者喷涂方法在基体表面形成一层透明均匀的电解质层，然后通过烘干，将两层薄膜通过高压真空密封后制备出高效率的固态电致变色器件；在两层透明导电层上施加直流电压0-3V，可实现器件从透明到530-660nm波段的转换，施加反向电压后实现从波段530-660nm到透明的转换。
本发明所述的一种白光电致变色器件的制备方法为：在聚丙烯酰胺透明导电材料的另一侧通过印刷的工艺将交流电致发光粉末材料与胶体混合，重量混合比例 1：1，均匀印刷在透明导电层上，加热 100 度干燥后完成。丝网印刷发光层厚度通常小于60微米，厚度太大时发光强度会降低，厚度太薄时耐电压特性不好；将钛酸钡、钛白、钛酸锶中的一种或一种以上混合物粉末材料与胶体混合，混合重量比例1 ：1，均匀印刷在发光层上干燥后完成。介质粉末材料颗粒度通常小于5微米；最后将透明导 电层通过静电喷涂工艺在介质层表面制备出一层背电极；本发明中使用的胶体可以是环氧树脂类、含氟涂料类、含硅涂料类等，其中加入氰乙基糖、氰乙基醚能够提高发光强度。在两层透明导电层上施加交流电压30-150V，可实现器件发射光谱为500-520nm蓝绿光发射；发光层为硫化锌基半导体发光材料，颗粒度是 5-30 微米，发光粉颜色可以是蓝绿色。
本发明所述的聚丙烯酰胺透明导电材料制备方法为：将导电基质材料加入溶剂中在室温下快速搅拌溶解形成质量分数为30%-50%的导电溶液，然后依次加入10%-15%的高分子聚合物导电载体，0.005%-0.01%烯类单体类交联剂，0.02%-0.04%过硫酸铵催化剂，加入0.001%-0.002%的交联引发剂，搅拌溶解后置于超声震荡仪内分散30-60min；反应完成后将导电浆料通过静电纺丝工艺制备聚丙烯酰胺透明导电材料。
本发明所述的导电基质材料为氯化锂，高氯酸锂，碳酸锂中的一种或多种，其中锂盐为锂6同位素化合物，通过调整添加比例控制导电材料的导电性能；高分子聚合物导电载体为丙烯酰胺，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚偏氟乙烯中的一种或多种；溶剂为水性溶剂和有机溶剂两种，其中水性溶剂为去离子水溶液，有机溶剂为聚碳酸酯溶液，通过选择不同的溶剂实现不同体系的的导电材料的制备；烯类单体类交联剂为丙烯酸，甲基丙烯酸，二乙烯基苯，N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺中的一种或多种；交联引发剂为四甲基乙二胺，苯甲酰甲酸甲酯，二苯甲酮中的一种或多种，可以实现快速温固化和紫外固化两种方式。
本发明所述的透明导电材料可以控制厚度在0.05-0.5mm之间，透过率可达到85%以上，通过调整电压使的电致变色器件的吸收光谱实现530-660nm可控调制，实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换，通过添加锂6同位素化合物，可以保持器件的物理性能在-40°C-80°C不会发生变化。
本发明优点在于
1）本发明一种白光电致变色器件的制备方法，合成工艺简单，过程容易控制，适合规模生产，同时降低成本，使用方便。
2）本发明一种白光电致变色器件的制备方法，转换效率高，其无毒无害，成本低廉，性能可控。
3）本发明可以批量制备白光电致变色器件，产品可实现绿光到白光的随意切换，大大提高了器件在多视角显示领域的应用，同时通过控制电压可实现变色器件的吸收光谱的可控调整，器件可在多重防伪，智能隐身领域应用，同时在太阳能电池、智能穿戴、仿生学领域有比较好的应用前景。
在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种白光电致变色器件的制备方法；其包括聚丙烯酰胺透明导电材料、电致变色器件结构、电致发光器件结构；通过印刷喷涂工艺在聚丙烯酰胺导电层材料一侧制备出电致变色器件结构，另一侧制备出电致发光器件结构；电致变色器件结构在直流电压驱动下可实现吸收光谱从透明到530-660nm波段的转换，电致发光器件结构在交流电压驱动下可实现发射光谱为500-520nm蓝绿色发光；通过调整发光光谱和变色波长可以实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换。
2.如权利要求1所述的一种白光电致变色器件的制备方法；其特征在于所述的电致变色器件结构制备方式为：在聚丙烯酰胺透明导电材料的一侧通过喷涂的工艺依次制备出电致变色层、电解质层、透明导电层、PDMS保护层；在两层透明导电层上施加直流电压0-3V，可实现器件从透明到530-660nm波段的转换，施加反向电压后实现从波段530-660nm到透明的转换。
3.如权利要求1所述的一种白光电致变色器件的制备方法；其特征在于所述的电致发光器件结构的制备方式为：在聚丙烯酰胺透明导电材料的另一侧通过印刷的工艺依次制备出发光层、介质层、透明导电层、PDMS保护层；在两层透明导电层上施加交流电压30-150V，可实现器件发射光谱为500-520nm蓝绿光发射。
4.如权利要求1所述的一种白光电致变色器件的制备方法；其特征在于所述的聚丙烯酰胺透明导电材料制备方法为：将导电基质材料加入溶剂中在室温下快速搅拌溶解形成质量分数为30%-50%的导电溶液，然后依次加入10%-15%的高分子聚合物导电载体，0.005%-0.01%烯类单体类交联剂，0.02%-0.04%过硫酸铵催化剂，加入0.001%-0.002%的交联引发剂，搅拌溶解后置于超声震荡仪内分散30-60min；反应完成后将导电浆料通过静电纺丝工艺制备聚丙烯酰胺透明导电材料。
5.如权利要求2所述的一种白光电致变色器件的制备方法；其特征在于所述的电致变色层材料为紫罗精类有机聚合物材料，电解质层为锂盐化合物掺杂PVB、PVDF制备出的固态电解质薄膜。
6.如权利要求3所述的一种白光电致变色器件的制备方法；其特征在于所述的发光层为硫化锌基半导体发光材料，介质层为碳酸锶钡类高介电常数介质材料。
7.如权利要求1所述的一种白光电致变色器件的制备方法；其特征在于所述的导电基质材料为氯化锂，高氯酸锂，碳酸锂中的一种或多种，其中锂盐为锂6同位素化合物，通过调整添加比例控制导电材料的导电性能；高分子聚合物导电载体为丙烯酰胺，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚偏氟乙烯中的一种或多种；溶剂为水性溶剂和有机溶剂两种，其中水性溶剂为去离子水溶液，有机溶剂为聚碳酸酯溶液，通过选择不同的溶剂实现不同体系的导电材料的制备；烯类单体类交联剂为丙烯酸，甲基丙烯酸，二乙烯基苯，N,N-亚甲基双丙烯酸酰胺中的一种或多种；交联引发剂为四甲基乙二胺，苯甲酰甲酸甲酯，二苯甲酮中的一种或多种，可以实现快速温固化和紫外固化两种方式。
8.如权利要求1所述的一种白光电致变色器件的制备方法；其特征在于所述的透明导电材料可以控制厚度在0.05-0.5mm之间，透过率可达到85%以上，通过调整电压使的电致变色器件的吸收光谱实现530-660nm可控调制，实现发光器件从蓝绿光到白发光之间的相互转换，通过添加锂6同位素化合物，可以保持器件的物理性能在-40oC-80oC不会发生变化。
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