TWI807206B

TWI807206B - 電致發光結構的製造方法與其設備

Info

Publication number: TWI807206B
Application number: TW109126437A
Authority: TW
Inventors: 劉文傑; 翁鳴謙
Original assignee: 財團法人塑膠工業技術發展中心
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2023-07-01
Also published as: TW202207501A

Abstract

一種電致發光結構的製造方法，其步驟至少包含：步驟1)首先將一介電材料、一發光材料、一發光改良材料與一基材熱熔混合後押出為一發光層線材；以及步驟2)將前述該發光層線材以一第一導電溶液浸漬後，再以一第二導電溶液浸漬得一電致發光線材；其中：該第一導電溶液的濃度高於該第二導電溶液；本發明利用兩階段不同濃度的浸漬導電溶液製程，可以製得具有高輝度表現之電致發光線材，解決了既有技術對於導電層被覆量與均勻性無法有效掌控的問題，提供了一種相對簡單容易又無須增設高昂裝備的電致發光結構製程與其設備。

Description

電致發光結構的製造方法與其設備

本發明是有關於一種電致發光領域的技術，特別適用於一種線狀或扁平線狀的電致發光結構，透過提供特殊的電致發光製程技術使其具有優異的發光效能。

本發明所提供的製造方法與設備首要應用於電致發光線材的製造上，並且以下將以此為首要技術加以說明與詳述，但本發明所提供的製造方法與設備並不僅侷限於電致發光線材，其它相同或近似的技術手段與應用都應涵蓋於本發明所宣稱的範圍內。

電致發光技術主要是通過在特定電致發光結構的兩端施予電壓產生交流電場後，激發電子碰撞從而引致電子躍遷、變化、複合，最後發射出光源的一種新一代新興技術產品。電致發光線的發光均勻與細膩，擁有多種亮麗顏色，且小電流即可發光、具有節能應用範圍廣的優勢。此一技術對於未來穿戴式產品趨向於具有個人化、特色化、差異化的脈絡無疑是一大貢獻，能夠廣泛地使用於需求舒適、防護、安全警示與娛樂生活效果的相關產品中，經濟價值潛力無窮。

然而，目前電致發光的製程直接影響著其發光效果與效能，例如導電層的製造上，其中的導電成分如何能夠均勻且足夠緻密地，但又不致過多而導致短路問題地分布於線材上，考驗了製造者的生產技能。因此，如何能夠製造出一種具有高輝度發光效能的發光結構是一大待解決的問題。

有鑑於上述既有的電致發光製程技術門檻高，難以製得具有高輝度發光效能的電致發光相關產品的窘境下，本發明提供一種電致發光結構的製造方法以及其設備，能夠以相對簡單便利的方式製造出具有高輝度的電致發光產品，且實際導入大量生產製造時，生產廠家不需要增設過多的設備即可達到提升電致發光產品品質的效果，具有能夠直接導入量產的潛能與應用性。

本發明的首要發明概念提供了一種電致發光結構的製造方法，其步驟至少包含：步驟1)首先將一介電材料、一發光材料、一發光改良材料與一基材熱熔混合後押出為一發光層線材；以及步驟2)將前述該發光層線材以一第一導電溶液浸漬後，再以一第二導電溶液浸漬得一電致發光線材；其中：該第一導電溶液的濃度高於該第二導電溶液。

其中，於該步驟1、2之間進一步將該發光層線材冷卻及/或於該步驟2後進一步將該電致發光線材乾燥。

其中，該步驟2後進一步將該電致發光線材外包覆一保護層。

其中，該步驟2後進一步將該電致發光線材引取收捲。

本發明的另外發明概念提供了前述電致發光結構的製造設備，其包含依序且鄰近設置之：一押出裝置，該押出裝置將一介電材料、一發光材料、一發光改良材料與一基材熱熔混合後押出為一發光層線材；一第一導電溶液盛裝槽，其盛裝一第一導電溶液；以及一第二導電溶液盛裝槽，其盛裝一第二導電溶液，該第一導電溶液濃度高於該第二導電溶液濃度。

其中，於該押出裝置與該第一導電溶液盛裝槽間進一步設置一冷卻裝置及/或於該第二導電溶液盛裝槽後進一步設置一乾燥裝置。

其中，該第二導電溶液盛裝槽後進一步設置一收捲/引取裝置。

其中，該第一導電溶液盛裝槽及/或該第二導電溶液盛裝槽中包含一供料濃度控制系統及/或一攪拌裝置。

其中，該介電材料較佳包含鈦酸鋇；該發光材料包含硫化鋅或其衍生物；該發光改良材料包含氧化鋅、三氧化鉬或前述二者組合；該基材為熱塑性高分子，包含熱塑性聚氨酯、熱可塑性橡膠或其組合；該第一導電溶液、該第二導電溶液為奈米銀線的水性溶液或醇類溶液；該保護層材質包含熱塑性彈性體、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯。

其中，該第一導電溶液的奈米銀線濃度高於該第二導電溶液至少1wt%。

藉由上述說明可知，本發明具有以下優點以及有利功效：

1.本發明利用兩階段不同濃度的浸漬導電溶液製程，可以製得具有高輝度表現之電致發光線材，解決了既有技術對於導電層被覆量與均勻性無法有效掌控的問題，提供了一種相對簡單容易又無須增設高昂裝備的電致發光結構製程與其設備。

2.本發明另一特殊有利功效在於發光層押出步驟是將既有逐層製造的電致發光結構濃縮為單一製程步驟，僅使用一步驟的押出製程即可製得電致發光半成品，後續再用能夠使導電層勻量分布的兩階段不同濃度導電溶液浸漬，可以得到高品質的電致發光相關產品，能夠使用於需求舒適、防護、安全警示與娛樂生活效果的相關產品中，具有高度的經濟商業價值與應用廣泛性。

10:製造設備

11:押出裝置

12:冷卻裝置

13:第一導電溶液盛裝槽

14:第二導電溶液盛裝槽

15:熱烘裝置

16:收捲/引取裝置

21:發光層線材

23:電致發光線材

S1:步驟1

S2:步驟2

S3:步驟3

S4:步驟4

S5:步驟5

S6:步驟6

圖1為本發明製造方法一較佳實施例流程步驟示意圖。

圖2為本發明製造設備一較佳實施例示意圖。

為了能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如下。需注意的是，以下說明中所使用的「一」、「該」等字詞僅為元件說明先行詞，並非絕對用於限定數量量詞，該敘述可能包含一或多個以上的元件，於此不限定。

《製造方法較佳實施例》

請參考圖1，本發明的第一種發明概念是一種電致發光結構的製造方法，其步驟包含：

步驟1)發光層押出步驟：將一介電材料、一發光材料、一發光改良材料與一基材熱熔混合後押出為一發光層線材。

步驟2)冷卻步驟(可選地)：將押出之該發光層線材冷卻稍加定型。

步驟3)導電層被覆步驟：將前述該發光層線材以一第一導電溶液浸漬後，再以一第二導電溶液浸漬得一電致發光線材。該第一導電溶液的濃度高於該第二導電溶液。

步驟4)乾燥步驟(可選地)：將前述以該第一導電溶液浸漬與該第二導電溶液浸漬後的該電致發光線材加以熱烘乾燥，使該第一、第二導電溶液中的導電成分能固著於上。

步驟5)收捲/引取步驟(可選地)：將該電致發光線材加以引取收捲。

步驟6)保護層被覆步驟(可選地)：將該電致發光線材外加以被覆一保護層，此保護層可以是於前述步驟5前實施，也可以是步驟5後實施，端看加工製造時各廠商的分工情形與狀態。

其中，前述步驟1中所述的該介電材料較佳包含鈦酸鋇(BaTiO₃)；該發光材料較佳包含硫化鋅(ZnS)或其衍生物；該發光改良材料較佳包含氧化鋅(ZnO)、三氧化鉬(MoO₃)或前述二者組合；該基材較佳為熱塑性高分子，包含熱塑性聚氨酯(TPU)、熱可塑性橡膠(TPR)或其組合。

前述步驟3所使用的該第一導電溶液、該第二導電溶液為奈米銀線的水性溶液或醇類溶液。該第一導電溶液的奈米銀線濃度高於該第二導電溶液，較佳地是高於4wt%，更佳是高於3wt%，更加優選的是高於2wt%，更優選地是高於1wt%。

前述步驟6所述之保護層材質包含熱塑性彈性體(TPE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚氯乙烯(PVC)。

《製造設備較佳實施例》

請參考圖2，對應上述電致發光結構的製造方法，本發明提供其對應的製造設備10，其包含依序並鄰近設置之：一押出裝置11，該押出裝置11是將前述步驟1中所使用的材料加以加熱混合並押出為該發光層線材21。

一冷卻裝置12(可選地)：將該發光層線材21以該冷卻裝置12下降其溫度，並使該些材料得以至少暫時性固著定型。該冷卻裝置12為製程上使產品品質提升的可選設置項目，即便該製造設備10未設置該冷卻裝置12也同樣能產出本發明所提供的電致發光結構。

一第一導電溶液盛裝槽13：將該發光層線材21引入該第一導電溶液盛裝槽13中加以浸漬一段時間，較佳是至少1秒，更佳是2~3秒，使該第一導電溶液能夠被覆於該發光層線材21表面。同前述般，該第一導電溶液盛裝槽13中盛裝有該第一導電溶液。

一第二導電溶液盛裝槽14：接著將該發光層線材21進入該第二導電溶液盛裝槽中加以浸漬一段時間，較佳是至少1秒，更佳是2~3秒，使該第二導電溶液中的導電有效成分被覆於該發光層線材21表面，得到該電致發光線材23。同前述般，該第二導電溶液盛裝槽14中盛裝有該第二導電溶液，而該第一導電溶液的濃度高於該第二導電溶液。

較佳地，本發明的該第一、第二導電溶液盛裝槽13、14中可包含一供料濃度控制系統或是攪拌裝置，可以依據製程中的需求調整溶液濃度，或適度地攪拌防止成分沉澱。

一熱烘裝置15(可選地)：將通過該第一、第二導電溶液盛裝槽13、14的該電致發光線材23以一熱烘裝置15加熱乾燥。此加熱乾燥步驟並不僅侷限於熱烘乾燥單一形式，其它既有技術可去除溶液中溶劑的手段皆包含於本發明此一加熱乾燥的均等技術範圍中。

一收捲/引取裝置16(可選地)：該電致發光線材23的一端持續以該收捲/引取裝置16加以拉峙，除了能夠將最後該電致發光線材23收捲外，更可提供該電致發光線材23在整個製造過程與通過各設備間具有足夠的線張力，使製程過程更佳順利。

《實施例與確效性測試》

請參考以下表1，其為本發明利用前述製程與設備所製得之數個實施例，以及其發光確效性測試數據。以下表1量測之發光效能是製作出不同測試樣品的電致發光線材，並將其兩端施予電壓，並測量其連續發光長度(mm)。表1主要是探究使用不同濃度之該第一導電溶液(下表以1°符號表示)、該第二導電溶液(2°)浸漬2~3秒後所得之電致發光線材的發光長度。

由上表1可看出，本發明使用不同濃度的該第一導電溶液與該第二導電溶液所製得之該電致發光結構確實具有高輝度表現的特性，且連續發光長度(mm)的測試結果也能直接顯示有效的導電成分確實是均勻又足夠地分布於線材上。另一方面，除上述表1中的數個實施例外，本發明也使用該第一導電溶液濃度為5wt%，對應該第二導電溶液濃度分別為2.5wt%、1.0wt%、0.45wt%、0.38wt%進行測試，以及該第一導電溶液濃度為1.0wt%，對應該第二導電溶液濃度分別為0.45wt%、0.38wt%進行測試，由測試結果可知，本發明所提供的兩階段不同溶液濃度之製程確實同樣能夠產生相較於僅浸漬一次或單一濃度多次浸漬的製程更好的發光效能。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。