CN112652725A - 电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电致发光器件及其制备方法。电致发光器件包括发光模块和发电模块，所述发光模块依次包括第一柔性透明木层、第一电极层、发光层、第二电极层和第二柔性透明木层，所述发电模块依次包括第二摩擦电极层、第一摩擦材料层、弹性层、第一摩擦电极层和第二摩擦材料层，所述第二电极层与所述第二摩擦材料层电连接，所述第一电极层与所述第一摩擦电极层电连接。本发明实施例所提供的电致发光器件能够实现柔韧性好、制备简单且不易污染环境的优势。

Description

电致发光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及电致发光的技术领域，特别是涉及一种电致发光器件及其制备方法。
背景技术
目前，可穿戴式电子器件已经成为研究热点。柔性交流电致发光器件(ACEL)是可穿戴电子器件集成系统中重要组成部分。柔性交流电致发光器件(ACEL)由于具备柔韧性好、发光性能均匀和机械稳定性高特点，在显示器、照明和信号表达等方面有着广泛的应用。柔性交流电致发光器件(ACEL)的衬底需要透明衬底，透明衬底能够赋予柔性交流电致发光器件(ACEL)优异的机械性能和光学性能。
柔性交流电致发光器件(ACEL)的透明衬底具有玻璃衬底和塑料衬底两种类型。由于玻璃的刚性和脆性导致玻璃衬底在受到冲击时容易断裂失效，玻璃衬底在柔性交流电致发光器件(ACEL)领域中并不占优势。塑料衬底(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚萘甲酸乙二醇酯(PEN))具有成本低、柔韧性好、稳定性高等优点，但是塑料衬底热膨胀系数(CTE)较大，会严重影响了塑料衬底和发光层之间的界面兼容性；另外，塑料衬底难降解、不可再生，对环境造成严重的污染。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种柔韧性好、制备简单且不易污染环境的电致发光器件及具有其制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电致发光器件及具有其制备方法。本发明实施例所提供的电致发光器件至少能够实现结构简单、柔性性好且不易污染环境之一的发明目的。本发明实施例所提供的电致发光器件的制备方法工艺简单且不污染环境。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：一种电致发光器件，包括发光模块，用于实现发光的模块；发电模块，与所述发光模块电连接，用于给所述发光模块提供电能；所述发光模块依次包括第一柔性透明木层、第一电极层、发光层、第二电极层和第二柔性透明木层；所述发电模块依次包括第二摩擦电极层、第一摩擦材料层、弹性层、第一摩擦电极层和第二摩擦材料层；所述发电模块在外力的作用时，所述第一摩擦材料层与所述第一摩擦电极层相互接触且摩擦起电；所述第二电极层与所述第二摩擦材料层电连接，所述第一电极层与所述第一摩擦电极层电连接。
作为本发明的进一步改进，所述弹性层为多个弹性海绵柱。
作为本发明的进一步改进，所述第一电极层的电极材料包括银纳米线、碳纳米管或者透明导电油墨。
作为本发明的进一步改进，所述发光层的制备材料包括发光颗粒和聚合物。
作为本发明的进一步改进，所述第一柔性透明木层或者所述第二柔性透明木层的制备方法包括：选取符合预设条件的木材作为原木层；对所述原木层进行干燥处理，获得干燥的原木层；采用醋酸钠缓冲液、亚氯酸钠、冰乙酸配置成去木质素溶液，将所述干燥的原木层封存至所述木质素溶液中；将原木层从所述木质素溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层；将冲洗过的原木层放入预设浓度的双氧水溶液中以去除原木层的生色团；将原木层从所述双氧水溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层后，将所述原木层放入无水乙醇溶液中；将原木层从所述无水乙醇溶液中取出，将光学单体聚合物注入所述原木层中，待所述光学单体聚合物充满所述原木层的孔隙时，获得柔性透明木层。
作为本发明的进一步改进，所述预设条件的木材包括厚度范围为300微米至1毫米，木材密度范围小于等于0.5克/每立方厘米，木材具有柔韧性。
本发明实施例还提供一种电致发光器件的制备方法。该制备方法包括步骤：制备发光模块，包括：将电极材料喷涂至第一柔性透明木层的一面，以形成第一电极层；将发光材料以旋涂的方式做在所述第一电极层的表面，以形成发光层；将电极材料喷涂至所述发光层的表面，以形成第二电极层；将第二柔性透明木层以热压的方式放置在所述第二电极层上；制备发电模块，包括：将第一摩擦材料层贴合至第二摩擦电极上；在所述第一摩擦材料层上连接弹性层；在所述弹性层的另一面上连接第一摩擦电极层；在所述第一摩擦电极层上贴合第二摩擦材料层；将所述第二电极层与所述第二摩擦材料层电连接，将所述第一电极层与所述第一摩擦电极层电连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一柔性透明木层或者所述第二柔性透明木层的制备方法包括：选取符合预设条件的木材作为原木层；对所述原木层进行干燥处理，获得干燥的原木层；采用醋酸钠缓冲液、亚氯酸钠、冰乙酸配置成去木质素溶液，将所述干燥的原木层封存至所述木质素溶液中；将原木层从所述木质素溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层；将冲洗过的原木层放入预设浓度的双氧水溶液中以去除原木层的生色团；将原木层从所述双氧水溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层后，将所述原木层放入无水乙醇溶液中；将原木层从所述无水乙醇溶液中取出，将光学单体聚合物注入所述原木层中，待所述光学单体聚合物充满所述原木层的孔隙时，获得柔性透明木层。
作为本发明的进一步改进，所述预设条件的木材包括厚度范围为300微米至1毫米，木材密度范围小于等于0.5克/每立方厘米，木材具有柔韧性。
作为本发明的进一步改进，所述去木质素溶液的配置方法为采用1wt％至2wt％亚氯酸钠与醋酸钠缓冲液混合，再加入冰乙酸将溶液的PH值调至4.5至5。
本发明具有以下优点：
本发明实施例所提供的电致发光器件包括发光模块和用于给发光模块供电的发电模块，结构简单、实现工艺简单。进一步地，本发明实施例所提供的电致发光器件的发光模块采用柔性透明木层作为衬底，柔性透明木层既具有柔韧性好、透明度好的优势，还具有不污染环境的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电致发光器件的结构示意图；
图2为图1所示实施例的发光模块的结构示意图；
图3为图1所示实施例的发电模块的结构示意图；
图4为图3所示实施例中发电模块的工作原理示意图；
图5为本发明实施例提供的一种制备电致发光器件方法的流程示意图。
附图中的标记说明：
100、电致发光器件 1、发光模块 11、第一柔性透明木层
12、第一电极层 13、发光层 14、第二电极层
15、第二柔性透明木层 2、第一金属导线 3、发电模块
31、第一摩擦材料层 32、第一摩擦电极层 33、第二摩擦材料层
34、第二摩擦电极层 35、弹性体 4、第二金属导线
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明第一实施例提供的电致发光器件100。在该实施例中，电致发光器件100包括用于实现发光的发光模块1和发电模块3。发电模块3与发光模块1电连接，用于给发光模块1提供电能。
继续参考图2，在该实施例中，发光模块1依次包括第一柔性透明木层11、第一电极层12、发光层13、第二电极层14和第二柔性透明木层15。第一柔性透明木层11、第一电极层12、发光层13、第二电极层14和第二柔性透明木层15自下而上排列。第一柔性透明木层11与第一电极层12紧密设置在一起，第一电极层12与发光层13紧密设置在一起，发光层13与第二电极层14紧密设置在一起，第二电极层14与第二柔性透明木层15紧密设置在一起。
在该实施例中，第一柔性透明木层11与第二柔性透明木层15的结构和材料一致，第一电极层12与第二电极层14的结构和材料一致。为了避免赘述，下文仅对其中之一进行阐述。当然，如本领域技术人员所知，第一柔性透明木层11与第二柔性透明木层15的结构和材料可以不一致，第一电极层12与第二电极层14的结构和材料也可以不一致。第一电极层12的电极材料包括银纳米线、碳纳米管或者透明导电油墨之一。
发光层13的制备材料包括发光颗粒和聚合物。聚合物的特点为无色透明、具有柔韧性和介电常数的范围为5至2031之间。在该实施例中，聚合物具体可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)或者聚偏氟乙烯(PVDF)。发光层13的工作原理的过程为：发光层13暴露在第一电极层12与第二电极层14的作用下的高电场中，当电场足够大时，电子会穿过绝缘层和发光粉界面进入发光层；这些电子通过发光粉时，受激发的发光中心从基态(G)跃迁到激发态(E)再回到基态(G)，多余的能量会以光子的形式释放出来，从而显现出可见光。
在该实施例中，第一柔性透明木层11的制备方法包括步骤：
T1：选取符合预设条件的木材作为原木层。预设条件的木材包括厚度范围为300微米至1毫米，木材密度范围小于等于0.5克/每立方厘米，木材具有柔韧性。在该实施例中，木材可以选取杨木、松木或者巴尔沙木等低密度树种。优选地，木材的颜色需要偏浅一些。
T2：对所述原木层进行干燥处理，获得干燥的原木层。具体地，将原木层放在100℃至110℃的环境中，去除原木层中的水分。
T3：采用醋酸钠缓冲液、亚氯酸钠、冰乙酸配置成去木质素溶液，将所述干燥的原木层封存至所述木质素溶液中。在该实施例中，去木质素溶液的配置方法为采用1wt％至2wt％亚氯酸钠与醋酸钠缓冲液混合，再加入冰乙酸将溶液的PH值调至4.5至5。具体地，将木质素溶液放入烧杯中，再将干燥过的原木层放入烧杯中，并用锡纸或保鲜膜封住烧杯的瓶口。在该过程中，确保环境的反应温度80℃至90℃。优选地，在该过程中，若一次去木质素溶液无法完全去除原木层中的木质素，则多次重复步骤T3，直至原木层中的木质素除尽后再进入步骤T4。
T4：将原木层从所述木质素溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层。
T5：将冲洗过的原木层放入预设浓度的双氧水溶液中以去除原木层的生色团。双氧水溶液的预设浓度范围为25％至35％。具体地，30％的双氧水溶液。待原木层中的生色团除尽后，进入步骤T6。
T6：将原木层从所述双氧水溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层后，将所述原木层放入无水乙醇溶液中。
T7：将原木层从所述无水乙醇溶液中取出，将光学单体聚合物注入所述原木层中，待所述光学单体聚合物充满所述原木层的孔隙时，获得柔性透明木层。光学单体聚合物的透明度与经过步骤T5后的原木层的透明度接近。具体地，光学单体聚合物可以采用环氧树脂、聚乙烯醇或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
通过该制备方法获取的第一柔性透明木层11不仅具有柔韧性好、透光度好的优势，还不污染环境，很好地符合电致发光器件100的衬底要求。
继续参考图3，在该实施例中，发电模块3依次包括第二摩擦电极层34、第一摩擦材料层31、弹性层35、第一摩擦电极层32和第二摩擦材料层33。发电模块3在外力的作用时，第一摩擦材料层32与第一摩擦电极层31相互接触且摩擦起电。
继续参考图1，第二电极层14与第二摩擦材料层33电连接，第一电极层12与第一摩擦电极层32电连接。在该实施例中，第一金属导线2将第二电极层14与第二摩擦材料层33串联，第二金属导线4将第一电极层12与第一摩擦电极层32串联。
在该实施例中，弹性层35将第一摩擦材料层31和第一摩擦电极层32相连接，且使得第一摩擦材料层31和第一摩擦电极层32之间的间距依据弹性层35的形变而发生变化。具体地，弹性层35为多个弹性海绵柱，如分别布置在第一摩擦材料层31的四个角落处的四个弹性海绵柱。在发电模块3受到外力作用时，弹性层35被压缩；当外力减弱时，弹性层35恢复时会带动发电模块3恢复原状。
继续参考图4所示，发电模块3的工作原理示意图。如图4a所示，在初始状态下，两种具有不同束缚电子能力的摩擦材料(即第一摩擦材料31和第一摩擦电极32)具有一定的空隙。如图4b，当外界对发电模块3作用外力时，第一摩擦材料层31和第一摩擦电极层32相互接触并摩擦，由于摩擦起电效应产生摩擦电荷。当外力消失时，带有相反电荷的第一摩擦材料层31和第一摩擦电极层32表面分离并形成空气层，导致两摩擦材料表面的电荷不能完全中和，产生电势差。如图4c所示，由于静电感应，第二摩擦材料层33和第二摩擦电极层34会感应出相反的电荷，并由于导线作用形成瞬时电流。如图4d所示，当摩擦电荷与感应电荷产生的电势相平衡时，外部电路没有电流。如图4e所示，当再次施加压力时，由于摩擦电荷产生的电动势不断降低，感应电荷产生的电动势也随之降低，形成相反的电流。当第一摩擦材料层31和第一摩擦电极层32重新接触时，电流再次为零。当外界给予持续的机械外力，会产生持续的交流电信号。
将第二摩擦材料层33或者第二摩擦电极层34粘在人体易受到外界压力或者自身产生张合的部位，如手掌心、鞋底、服饰上面等，当穿戴者将进行活动时，发电模块3的第一摩擦材料层31和第二摩擦电极层32反复接触分离，所接外部电路中会产生持续的交流电。交流电通过金属导线输送到发光模块1，发光模块1中的第一电极层12和第二电极层14之间会产生高电场，使得发光层13发光致亮。
优选地，发电模块3的内阻尽可能与发光模块1的内阻接近，这样发电模块3的输出功率容易达到最大。
如图5所示，本发明实施例还提供一种电致发光器件的制备方法。
该制备方法包括步骤：
S1:制备发光模块，包括：
S11：将电极材料喷涂至第一柔性透明木层的一面，以形成第一电极层；
S12：将发光材料以旋涂的方式做在所述第一电极层的表面，以形成发光层；
S13：将电极材料喷涂至所述发光层的表面，以形成第二电极层；
S14：将第二柔性透明木层以热压的方式放置在所述第二电极层上。
S2：制备发电模块，包括：
S21：将第一摩擦材料层贴合至第二摩擦电极上；
S22：在所述第一摩擦材料层上连接弹性层；
S23：在所述弹性层的另一面上连接第一摩擦电极层；
S24：在所述第一摩擦电极层上贴合第二摩擦材料层；
S3：将所述第二电极层与所述第二摩擦材料层电连接，将所述第一电极层与所述第一摩擦电极层电连接。
本发明实施例所提供的电致发光器件包括发光模块和用于给发光模块供电的发电模块，结构简单、实现工艺简单。进一步地，本发明实施例所提供的电致发光器件的发光模块采用柔性透明木层作为衬底，柔性透明木层既具有柔韧性好、透明度好的优势，还具有不污染环境的优势。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件包括
发光模块，用于实现发光的模块；
发电模块，与所述发光模块电连接，用于给所述发光模块提供电能；
所述发光模块依次包括第一柔性透明木层、第一电极层、发光层、第二电极层和第二柔性透明木层；
所述发电模块依次包括第二摩擦电极层、第一摩擦材料层、弹性层、第一摩擦电极层和第二摩擦材料层；所述发电模块在外力的作用时，所述第一摩擦材料层与所述第一摩擦电极层相互接触且摩擦起电；
所述第二电极层与所述第二摩擦材料层电连接，所述第一电极层与所述第一摩擦电极层电连接。
2.根据权利要求1所述的一种电致发光器件，其特征在于，所述弹性层为多个弹性海绵柱。
3.根据权利要求1所述的一种电致发光器件，其特征在于，所述第一电极层的电极材料包括银纳米线、碳纳米管或者透明导电油墨。
4.根据权利要求1所述的一种电致发光器件，其特征在于，所述发光层的制备材料包括发光颗粒和聚合物。
5.根据权利要求1所述的一种电致发光器件，其特征在于，所述第一柔性透明木层或者所述第二柔性透明木层的制备方法包括：
选取符合预设条件的木材作为原木层；
对所述原木层进行干燥处理，获得干燥的原木层；
采用醋酸钠缓冲液、亚氯酸钠、冰乙酸配置成去木质素溶液，将所述干燥的原木层封存至所述木质素溶液中；
将原木层从所述木质素溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层；
将冲洗过的原木层放入预设浓度的双氧水溶液中以去除原木层的生色团；
将原木层从所述双氧水溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层后，将所述原木层放入无水乙醇溶液中；
将原木层从所述无水乙醇溶液中取出，将光学单体聚合物注入所述原木层中，待所述光学单体聚合物充满所述原木层的孔隙时，获得柔性透明木层。
6.根据权利要求1所述的一种电致发光器件，其特征在于，所述预设条件的木材包括厚度范围为300微米至1毫米，木材密度范围小于等于0.5克/每立方厘米，木材具有柔韧性。
7.一种电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：
制备发光模块，包括：将电极材料喷涂至第一柔性透明木层的一面，以形成第一电极层；将发光材料以旋涂的方式做在所述第一电极层的表面，以形成发光层；将电极材料喷涂至所述发光层的表面，以形成第二电极层；将第二柔性透明木层以热压的方式放置在所述第二电极层上；
制备发电模块，包括：将第一摩擦材料层贴合至第二摩擦电极上；在所述第一摩擦材料层上连接弹性层；在所述弹性层的另一面上连接第一摩擦电极层；在所述第一摩擦电极层上贴合第二摩擦材料层；
将所述第二电极层与所述第二摩擦材料层电连接，将所述第一电极层与所述第一摩擦电极层电连接。
8.根据权利要求7所述的一种电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述第一柔性透明木层或者所述第二柔性透明木层的制备方法包括：
选取符合预设条件的木材作为原木层；
对所述原木层进行干燥处理，获得干燥的原木层；
采用醋酸钠缓冲液、亚氯酸钠、冰乙酸配置成去木质素溶液，将所述干燥的原木层封存至所述木质素溶液中；
将原木层从所述木质素溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层；
将冲洗过的原木层放入预设浓度的双氧水溶液中以去除原木层的生色团；
将原木层从所述双氧水溶液中取出，并用蒸馏水冲洗所述原木层后，将所述原木层放入无水乙醇溶液中；
将原木层从所述无水乙醇溶液中取出，将光学单体聚合物注入所述原木层中，待所述光学单体聚合物充满所述原木层的孔隙时，获得柔性透明木层。
9.根据权利要求8所述的一种电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述预设条件的木材包括厚度范围为300微米至1毫米，木材密度范围小于等于0.5克/每立方厘米，木材具有柔韧性。
10.根据权利要求8所述的一种电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述去木质素溶液的配置方法为采用1wt％至2wt％亚氯酸钠与醋酸钠缓冲液混合，再加入冰乙酸将溶液的PH值调至4.5至5。
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