一种本征可拉伸电致发光器件及其制备方法和应用

本发明涉及光电显示，具体涉及一种本征可拉伸电致发光器件及其制备方法和应用。

背景技术：

1、可拉伸显示的发展仍然处于早期阶段，可拉伸的电致发光器件必须能够在大应变下承受重复和可逆的伸长和松弛，人们要求开发下一代的柔性显示器除了具有弯曲等功能之外，还要有更高的变形自由度，如扭曲、变形、可拉伸。可拉伸电子作为新兴的前沿技术，在智能家居、生物医药、信息能源和可穿戴设备等领域有广泛的应用前景。为了制造可拉伸电致发光器件，首先必须选择在合适的弹性体基底以提供机械柔顺性和弹性，在经过重复拉伸和释放循环后，保持器件的机械和电子性能。其次是本征可拉伸发光层的制备，目前本征可拉伸发光层多采用将发光材料与聚合物、非离子表面活性剂以及各种弹性体进行物理共混从而实现发光层的机械拉伸性，而对于一些难以溶液加工的具备本征可拉伸且独立自支撑的薄膜却没有较为简单的方法制备发光器件。

2、电致发光器件的制备方法可分为溶液法和真空蒸镀两大类，其中溶液法包含旋涂、喷墨打印、刮刀涂布、卷对卷等。溶液法在器件结构方面需要充分考虑到材料的可溶性与溶液的正交性，材料选择范围有限，无法使器件达到高效稳定的性能。目前基于真空蒸镀电致发光器件制备技术最为成熟、技术指标最高，但受其原理限制，导致真空蒸镀电致发光器件的制备成本较高，生产效率低、材料消耗大，且蒸镀法难以应用于本征可拉伸电致发光器件制备。本征可拉伸发光弹性体一般难以实现溶液加工，且作为聚合物材料无法通过蒸镀方式进行器件制备。因此，研发一种适用于本征可拉伸自支撑弹性体的拉伸电致发光器件充满挑战并具有重大的实用价值。

3、中国专利cn105704868b公开了一种具有弹性拉伸的电致发光器件，它包括：透明导电复合层、弹性拉伸电致发光层、弹性拉伸导电基层；弹性拉伸电致发光层是由电致发光材料与树脂橡胶混合制备成薄膜；透明导电复合层是由纳米导电材料与橡胶复合形成；弹性拉伸导电基层是由导电材料与橡胶混合制备而成；弹性拉伸电致发光层置于透明导电复合层与弹性拉伸导电基层中间；当在透明导电复合层与弹性拉伸导电基层间施加电场时，弹性拉伸电致发光层产生发光，它们在外力作用后具有柔性拉伸与回弹；专利cn105704868b制备了交流电致发光器件，其发光机理与本发明中的有机电致发光属于不同领域。交流电致发光器件是一种由高压交流电驱动的发光器件，而有机电致发光器件具有驱动电压低、发光效率高、响应速度快、视角范围大、超薄等优点。且本技术中的发光层采用的是具有本征拉伸的特性，无需掺杂树脂橡胶即可拉伸。

4、中国专利cn 115132936a公开了一种可拉伸发光器件及其制备方法，可拉伸发光器件包括可拉伸衬底、可拉伸栅阴极、可拉伸电子传输层、可拉伸发光层、可拉伸空穴传输层、可拉伸阳极、可拉伸顶封装层、可拉伸多孔光提取膜；多孔光提取薄膜通过呼吸图案法制备，在通过转印的方式实现多孔的可拉伸光提取阵列薄膜，由于多孔微结构对于光散射增强的作用，能实现器件功率效率和外量子效率的同步提升。而呼吸图案法和转印法结合实现的可拉伸外光提取结构，在改善力学本征拉伸性能的同时也有利于进一步降低工艺条件实现大规模的综合应用的高性能穿戴式发光电子器件。结合优异的光提取性能制备出的可拉伸发光器件在可穿戴电子，智能机器人等柔性电子领域有着广泛的应用前景；专利cn115132936a主要利用多孔结构更好的提取光线与提高效率，而本技术采用了一种简单的层压方式即可制备一种高效高亮度的本征可拉伸有机发光二极管器件，主要解决难以溶液加工的独立自支撑发光层应该如何制备光电器件的问题。

5、中国专利cn 112054130a公开了一种基于交流电场驱动半导体pn结的可拉伸发光器件，包括从上至下依次设置的第一可拉伸电极基板、第一可拉伸电极、半导体pn结发光层、第二可拉伸电极和第二可拉伸电极基板。本发明能够实现可拉伸发光器件的发光显示，且能在拉伸情况下保持良好的光输出能力；专利cn 112054130a制备了一种基于交流电场驱动半导体pn结的可拉伸发光器件，其发光机理与本技术中的有机电致发光属于不同领域。交流电致发光器件往往需要较高的电压，考虑到可穿戴等设备往往与人体接触，较高的电压是比较危险的，因此本技术中制备的本征可拉伸电致发光器件采用的是直流电压供电，较为安全。

6、中国专利cn 113444207b公开一种本征可拉伸发光弹性体及其制备方法与应用。该弹性体是由有机发光单体、(4-乙烯基苯基)甲醇、2-溴异丁酰溴、丙烯酸丁酯为原料，通过原子转移自由基聚合的方式制备而成。本发明以接枝共聚的方式，将具有拉伸性的弹性体长链聚合在发光单元构筑的刚性骨架上，制备得到的发光弹性体不仅具有超高拉伸性及断裂韧性，同时能够实现高效率的有机电致发光。本发明解决了传统的刚性发光材料无法实现可拉伸发光的问题，同时为可拉伸电子照明和可拉伸电子显示的应用奠定了基础；该类发光弹性体作为发光功能层材料，可应用于制备可拉伸柔性有机电致发光器件；专利cn113444207b制备了一种可拉伸发光弹性体，而本技术制备了一种本征可拉伸的电致发光器件，其中发光层为一种本征可拉伸的具有自支撑性质的发光弹性体，不仅具备拉伸性而且是一种独立自支撑薄膜，可以通过溶液加工，以层压的方式应用于光电器件中。

技术实现思路

1、解决的技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提出一种本征可拉伸电致发光器件及其制备方法和应用，以解决现有技术中的真空蒸镀电致发光器件的制备成本较高，生产效率低、材料消耗大，且蒸镀法难以应用于本征可拉伸电致发光器件制备等技术问题，可拉伸电子器件具有高机械柔性和低制造成本，本发明的目的在于针对具有独立自支撑的本征可拉伸发光薄膜，使用层压法与溶液法制备本征可拉伸电致发光器件；本发明的另一目的在于提供一种本征可拉伸电致发光器件制备方法及应用，拉伸过程无需借助物理微结构或预拉伸处理，工艺简单、成本低、材料利用率高。

2、技术方案：

3、一种本征可拉伸电致发光器件，所述本征可拉伸电致发光器件由两个可拉伸半电极层和一个本征可拉伸发光层组成，所述本征可拉伸发光层位于两个可拉伸半电极层中间，形成可同时实现拉伸性及电致发光性的本征可拉伸电致发光器件，所述可拉伸半电极层由可拉伸弹性体和导电材料制备得到。

4、作为本技术的一种优选技术方案，所述两个可拉伸半电极层分别为可拉伸阴极与电子传输层形成的半电极层a和可拉伸阳极与空穴传输层形成的半电极层b，其中，所述可拉伸阳极和可拉伸阴极由可拉伸弹性体制备得到，所述电子传输层和空穴传输层由导电材料制备得到。

5、作为本技术的一种优选技术方案，所述的本征可拉伸发光层为将发光材料溶解在溶剂并滴到模具中，室温下溶剂自然挥发后，形成独立自支撑可拉伸薄膜即本征可拉伸发光层；所述发光材料为含芘类、蒽类或芴类本征可拉伸发光聚合物，所述的溶剂为甲苯、四氢呋喃、氯苯、氯仿中的一种或几种，发光材料和溶剂的用量比0.01-10g:0.1-10ml；所述独立自支撑可拉伸薄膜的厚度为1-1000μm。

6、作为本技术的一种优选技术方案，所述可拉伸弹性体由聚二甲基硅氧烷、热塑性聚氨酯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯热塑性弹性体、硅橡胶、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或几种组成；所述导电材料由金属纳米线、液体金属、金属纳米粒子、导电高分子、金属导电网格中的一种或几种组成。

7、一种本征可拉伸电致发光器件的制备方法，具体步骤如下：

8、第一步：将导电材料旋涂、刮涂或喷墨打印于基底上并进行图案化，制得导电薄膜，导电薄膜厚度为100-400nm，将可拉伸弹性体倒在导电薄膜上，通过旋涂方式移除多余可拉伸弹性体，厚度范围为100-500μm，固化制备可拉伸阳极和/或可拉伸阴极；或将可拉伸弹性体倒在基底上固化形成可拉伸弹性基底，厚度范围为100-500μm，将导电材料旋涂、刮涂或喷墨打印于可拉伸弹性基底上制得导电薄膜获得可拉伸阳极和可拉伸阴极，导电薄膜厚度为100-400nm；

9、第二步：在可拉伸阳极上旋涂空穴传输层，在可拉伸阴极上旋涂电子传输层，得到两个可拉伸半电极层；

10、第三步：具有独立自支撑的本征可拉伸发光层置于在两个可拉伸半电极层之间，获得本征可拉伸电致发光器件。

11、作为本技术的一种优选技术方案，所述将具有独立自支撑的本征可拉伸发光层置于在两个可拉伸半电极层之间的具体步骤为：将具有独立自支撑的本征可拉伸发光层通过贴附或转印的方式粘附在可拉伸阴极与阳极之间或通过机械加压或化学粘附方式将可拉伸阴极和阳极与本征可拉伸发光层进行紧密贴合从而获得本征可拉伸电致发光器件。

12、作为本技术的一种优选技术方案，所述机械加压具体方法为：通过辊对辊加压、平面加压方式实现机械加压。

13、作为本技术的一种优选技术方案，所述化学粘附方式中使用的化学粘附剂为d-山梨醇、曲拉通、热塑性弹性体、聚氨酯中的任一种。

14、本技术还公开了本征可拉伸电致发光器件在制备有机发光二极管器件或发光电化学池器件中的应用。

15、本技术的技术原理是：目前要实现本征可拉伸oleds不能采用传统的蒸镀法制备，而溶液法又存在很多发光材料不能溶液加工处理的问题，无法用于制备本征可拉伸oleds，而本专利采用层压方法，利用机械加热加压、化学粘附的方法将独立自支撑的本征可拉伸发光层层压在半电极上，操作简单，实现的器件效果较好，同时实现发光器件的拉伸。

16、有益效果：

17、1.本征可拉伸电致发光器件在应变下的性能主要受电极和其他功能层之间的界面接触引起的劣质电荷注入的影响，且传统的发光聚合物的光电性能会随着拉伸导致其电荷传输性能迅速降低从而使得本征可拉伸电致发光器件效率降低；本技术中发光层作为一种独立自支撑的薄膜，可实现无缺陷、均匀、平坦、纯净与大面积制备，同时可对其表面进行修饰以增加粘合和保持出色的循环耐久性和坚固性，提高本征可拉伸电致发光器件的效率；

18、2.目前基于波浪形、岛桥结构、剪纸结构等策略已经被应用在可拉伸电子产品中，它们制备工艺复杂，借助结构实现器件的拉伸性；本技术中各层独立制备，只需通过简单的转印或贴附将具有独立自支撑特性的本征可拉伸发光层与两个半电极紧密贴合即可制备本征可拉伸电致发光器件，在拉伸过程中无需借助物理微结构和预拉伸处理，操作方法简单，适用范围广泛，适用于未来本征可拉伸电致发光器件的制备。

19、3.本技术本征可拉伸电致发光器件可以应用于拉伸显示器、拉伸照明、可穿戴设备、人机交互等领域。