CN111785706B - 一种柔性led平面发光器件 - Google Patents

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Abstract

一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：基础层1、透明导电层2、LED发光层3、背电极层4、保护层5，其特征是LED发光层是由垂直结构LED芯片6与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度30‑110微米，阻值胶水为导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成，并带有电阻阻值的固化型阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电压7‑12V时，LED产生发光。

Description

一种柔性LED平面发光器件
技术领域
本发明属于LED发光显示器件领域的制备与应用。
技术背景
无机半导体LED发光器件现在已经广泛用于显示与照明领域，平面LED发光器件主要是通过平面塑料导光板实现照明应用，其不足处是不能实现超薄及柔性弯曲，大面积也受到局限。现有LED平面发光显示器件主要是将LED芯片按矩阵规律性排列，每个LED芯片作为独立发光像素元，均需要使用电极连接到控制电路系统中，其电极连接与控制精度较为复杂，导致成本较高，研究者试图利用微小LED芯片实现，但其微米尺寸的电极连接与排列成品率受到技术与设备的限制，同样无法实现薄膜与弯曲。
本发明一种柔性LED平面发光器件，是建立在现有成熟的无机半导体LED芯片基础上，它依次包括：基础层、透明导电层、LED发光层、背电极层、保护层，其特征是LED发光层是由LED芯片与阻值胶水混合印刷形成，当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电时，LED产生发光。
本发明实现了一种柔性LED平面发光器件，优点在于工艺简单、不需要电极引线、柔性可弯曲的平面发光，可以印刷成目标图案，使用于电器仪表、消费电子产品、广告显示、安全用品等。
发明内容
一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：基础层1、透明导电层2、LED发光层3、背电极层4、保护层5，其特征是LED发光层是由垂直结构LED芯片6与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度30-110微米，阻值胶水为导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成，并带有电阻阻值的固化型阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电压7-12V时，LED产生发光。
本发明中的基础层是透明或半透明的塑料PET薄膜（附图1），基础层具有良好的耐候性、耐温性，当然也可以是氟塑料薄膜承受LED发热。基础层可以是无色或有色薄膜，形成彩色化，使用紫外或蓝色LED芯片可以激发荧光彩色层，提高亮度。在基础层表面制作透明导电层，透明导电层是ITO、纳米银线中的一种，当然其它透明导电物石墨烯等也可以，电阻小有利于大面积LED发光层的制备。背电极层是ITO、纳米银线、银浆、石墨烯、金属铝箔、金属铜箔中的一种。
本发明中的LED芯片颗粒大小为20-100微米的垂直结构，较好均匀的颗粒有利于印刷或涂敷，其中颗粒30-50微米大小有较好的印刷效果，LED发光层微厚于LED芯片颗粒有利于电阻的阻值控制，LED发光层越厚其电阻越大，驱动电压提高。LED芯片电极分别在上下表面，LED芯片与阻值胶水混合印刷在透明导电层表面。LED芯片为垂直结构，PN结表面分别镀有薄膜电极，阻值胶水在膜电极与透明导电层之间，在一定电压下导通。
本发明中的LED芯片与阻值胶水混合印刷或涂敷在透明导电层表面；透明胶水是丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种，透明胶水中加入导电氧化物粉体均匀混合形成阻值胶水；100毫升阻值胶水中加入500-10000颗LED芯片，LED芯片加入量与印刷工艺、发光强度与均匀要求有关。LED芯片可以随机混合，也可矩阵排列。
本发明中的阻值胶水为导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成带有电阻阻值的阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比。导电氧化物粉体是纳米氧化锌、纳米ITO、纳米氧化锑、纳米氧化锡中的一种；导电氧化物与透明胶水最佳重量比是1:2，当然根据需要透明胶水可以继续增加比例。传统的电致发光器件使用环氧树脂等绝缘类胶水，单纯的绝缘类胶水无法达到本发明效果。本发明使用的是半导体性质制备的阻值胶水，其在一定电压下使得LED芯片电极与临界透明导电层或背电极层联通导电形成发光，本发明中的阻值胶水特别效果在于调节LED芯片发光电压，使得LED芯片发光强度与电压成正比，其不需要LED专用驱动电路调节。
本发明中的一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：基础层1、LED发光层3、双破背电极层7-8、保护层5，其特征是LED发光层是由倒装结构LED芯片6与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度30-110微米，阻值胶水是导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成带有电阻阻值，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；当在双破背电极层上分别加载交流电或直流电时，LED产生发光。
本发明中的基础层是透明或半透明的塑料PET、PVC、TPU、硅橡胶等（附图2），基础层具有良好的耐候性、耐温性，基础层可以是无色或有色薄膜，形成彩色化，使用紫外、红色、蓝色、绿色LED芯片可以产生彩色发光，并且直接提高亮度。在基础层表面制作LED发光层。在发光层上制造双破背电极层，双破背电极层是由双破背电极层正极7与双破背电极层负极8组成。本发明的特别效果在于直流电发光时正负极接入颠倒也可以产生发光。
本发明中的LED芯片颗粒大小为20-100微米的倒装结构，倒装结构的同平面电极在阻值胶水的横向电流作用下可以产生发光。LED芯片较好均匀的颗粒有利于印刷或涂敷，其中颗粒30-50微米大小有较好的印刷效果，LED发光层微厚于LED芯片颗粒有利于电阻的阻值控制，LED发光层越厚其电阻越大，驱动电压提高。LED芯片电极分别在上下表面，LED芯片与阻值胶水混合印刷在基础电层表面。LED芯片倒装结构，芯片电极结表面分别镀有薄膜电极，阻值胶水在双破背电极层正极7与双破背电极层负极8间的LED发光层一定电压下可以有横向电流导通。
本发明中的LED芯片可以是红外光LED芯片，其制备成红外光柔性面光源。柔性LED平面发光器件电极分别为同平表面的双破背电极层正极7与双破背电极层负极8，LED芯片与阻值胶水混合印刷在透明导电层表面；透明胶水是硅橡胶、聚氨酯中的一种；导电氧化物粉体是纳米氧化锌、纳米ITO、纳米氧化锑、纳米氧化锡中的一种；导电氧化物与透明胶水最佳重量比是1:2。100毫升阻值胶水中加入500-10000颗LED芯片，LED芯片电极没有取向，LED片随机混合；背电极层是ITO、纳米银线、银浆、石墨烯、金属铝箔中的一种。
本发明中的一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：保护层5、透明导电层2、LED发光层3、连续线状背电极层4，其特征是LED发光层是由垂直结构LED芯片与阻值胶水混合涂覆形成，LED发光层厚度30-110微米，阻值胶水为导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成带有电阻阻值的阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；导电氧化物粉体是纳米氧化锌、纳米ITO、纳米氧化锑、纳米氧化锡中的一种；导电氧化物与透明胶水最佳重量比是1:2。透明胶水是丙烯酸树脂、环氧树脂、硅橡胶、聚氨酯中的一种，100毫升阻值胶水中加入500-10000颗LED芯片，LED芯片加入量与阻值胶水粘度有关，稀释剂可以调节阻值胶水粘度，低粘度胶水有利于降低电压。LED芯片可以随机混合，也可矩阵排列。当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电时，LED产生发光。本发明中的LED芯片颗粒大小为20-100微米的垂直结构，较好均匀的颗粒有利于涂敷，其中颗粒30-50微米大小有较好的效果，通过模具方形LED芯片可以有规律排列，LED芯片为垂直结构有利于器件形成，阻值胶水在膜电极与透明导电层之间，在一定电压下导通。本发明特别效果在于LED芯片不需要连接电极引线，也不需要封装，阻值胶水可以替代电极并且不需专用驱动电路，使得柔性LED平面发光器件交直流都可以发光。
本发明中的背电极层是连续金属线，金属线是带状平面或圆形平面，背电极表面涂覆LED发光层，LED发光层外部是透明导电层，透明导电层带有金属电极线，透明导电层外部包裹保护层，形成连续长度的线状或带状发光。本发明中的保护层是透明或半透明的塑料PET、PVC、TPU、硅橡胶等（附图3），本发明的特别效果在于直流电发光时正负极接入颠倒也可以产生发光，同时形成连续长度的发光线。
附图说明
图 1 柔性LED平面发光器件结构之一。
图 2 一种柔性LED平面发光器件结构之二。
图3柔性LED平面发光器件结构之三。
图中：1基础层、2透明导电层、3LED发光层、4背电极层、5保护层、6 LED芯片、7双破背电极层正极、8双破背电极层负极。
具体实施方法
一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：基础层、透明导电层、LED发光层、背电极层、保护层，其特征是LED发光层是由垂直结构LED芯片与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度50微米，阻值胶水是导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成，并带有电阻阻值的固化型阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电压7-12V时，LED产生发光。
本发明的基础层使用的塑料PET薄膜，厚度0.175毫米，在基础层表面制作透明导电层纳米银线；背电极层纳米银浆。LED芯片颗粒大小为30微米的垂直结构，电极分别在上下表面，LED芯片与阻值胶水混合印刷或涂敷在透明导电层表面；导电氧化物粉体是纳米氧化锌，透明胶水是丙烯酸树脂，导电氧化物与透明胶水按重量比是1:2充分混合。100毫升阻值胶水中加入3000颗LED芯片，使用印刷工艺，保护层使用PET膜。本发明的LED芯片也可首先排列成矩阵，再利用阻值胶水黏合粘贴，使用TFT控制实现图像显示。
一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：基础层、LED发光层、双破背电极层、保护层，其特征是LED发光层是由倒装结构LED芯片与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度100微米，阻值胶水是导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成带有电阻阻值，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；当在双破背电极层上分别加载交流电或直流电时，LED产生发光。
本发明中的LED芯片颗粒大小为80微米的倒装结构，电极分别为同平表面的双破背电极层正极与双破背电极层负极，LED芯片与阻值胶水混合印刷在透明导电层表面；导电氧化物粉体是纳米氧化锡，透明胶水是聚氨酯，导电氧化物与透明胶水按重量比是1:2充分混合，使用稀释剂调节粘度；100毫升阻值胶水中加入8000颗LED芯片；背电极层金属铝箔。
一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：保护层、透明导电层、LED发光层、连续线状背电极层，其特征是LED发光层是由垂直结构LED芯片与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度70微米，阻值胶水为导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成带有电阻阻值的阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；阻值胶水是环氧树脂；当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电时，LED产生发光。背电极层是连续金属线，金属线铜线直径1-0.3毫米是带状平面或圆形平面，背电极表面涂覆或印刷LED发光层，LED发光层外部是透明导电层，透明导电层带有金属电极线，透明导电层外部包裹保护层，形成连续长度的线状或带状发光。
本发明一种柔性LED平面发光器件其优点在于：本发明LED发光器件利用阻值胶水与材料，不需要LED电极引线，微小的LED显示技术中LED芯片电极连接与控制是显示技术核心，使得LED器件实现发光。本发明是通过印刷阻值胶水与LED芯片实现平面柔性发光，避免了OLED器件玻璃的使用。本发明通过阻值胶水不需要LED驱动电路与元件实现通过交直流电压调节亮度。
本发明可以广泛用于穿戴电子产品、汽车仪表、广告霓虹灯、平面照明、交通标志等。

Claims (8)

1.一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：基础层、透明导电层、LED发光层、背电极层、保护层，其特征是LED发光层是由垂直结构LED芯片与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度30-110微米，阻值胶水是导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成，导电氧化物与透明胶水重量比是1:2；并带有电阻阻值的固化型阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电压7-12V时，LED产生发光。
2.如权利要求1所述的一种柔性LED平面发光器件，基础层是透明或半透明的塑料PET薄膜，在基础层表面制作透明导电层，透明导电层是ITO、纳米银线中的一种；背电极层是ITO、纳米银线、银浆、石墨烯、金属铝箔、金属铜箔中的一种。
3.如权利要求1所述的一种柔性LED平面发光器件，LED芯片颗粒大小为20-100微米的垂直结构，电极分别在上下表面，LED芯片与阻值胶水混合印刷或涂敷在透明导电层表面；透明胶水是丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种；100毫升阻值胶水中加入500-10000颗LED芯片。
4.如权利要求1所述的一种柔性LED平面发光器件，导电氧化物粉体是纳米氧化锌、纳米ITO、纳米氧化锑、纳米氧化锡中的一种；导电氧化物与透明胶水重量比是1:2，混合均匀后构成阻值胶水。
5.一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：基础层、LED发光层、双破背电极层、保护层，其特征是LED发光层是由倒装结构LED芯片与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度30-110微米，阻值胶水是导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成带有电阻阻值，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；当在双破背电极层上分别加载交流电或直流电时，LED产生发光。
6.如权利要求5所述的一种柔性LED平面发光器件，LED芯片颗粒大小为20-100微米的倒装结构，电极分别为同平表面的双破背电极正极与双破背电极负极，LED芯片与阻值胶水混合印刷在透明导电层表面；导电氧化物粉体是纳米氧化锌、纳米ITO、纳米氧化锑、纳米氧化锡中的一种；导电氧化物与透明胶水最佳重量比是1:2；透明胶水是硅橡胶、聚氨酯中的一种；100毫升阻值胶水中加入500-10000颗LED芯片；背电极层是ITO、纳米银线、银浆、石墨烯、金属铝箔中的一种。
7.一种柔性LED平面发光器件，它依次包括：保护层、透明导电层、LED发光层、连续线状背电极层，其特征是LED发光层是由垂直结构LED芯片与阻值胶水混合印刷形成，LED发光层厚度30-110微米，阻值胶水为导电氧化物粉体与透明胶水均匀混合形成带有电阻阻值的阻值胶水，电阻阻值与导电氧化物粉体添加量成反比；导电氧化物粉体是纳米氧化锌、纳米ITO、纳米氧化锑、纳米氧化锡中的一种；导电氧化物与透明胶水最佳重量比是1:2；透明胶水是丙烯酸树脂、环氧树脂、硅橡胶、聚氨酯中的一种；当在透明导电层与背电极层上加载交流电或直流电时，LED产生发光。
8.如权利要求7所述的一种柔性LED平面发光器件，背电极层是连续金属线，金属线是带状平面或圆形平面，背电极表面涂覆或印刷LED发光层，LED发光层外部是透明导电层，透明导电层带有金属电极线，透明导电层外部包裹保护层，形成连续长度的线状或带状发光。
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