一种发光装置及其制作方法与流程

1.本发明涉及发光装置技术领域，具体涉及一种发光装置及其制作方法。


背景技术：

2.在过去的几十年里，基于刺激响应发光材料的多层防伪装置被认为是提高信息安全性的有效途径之一。防伪装置是基于发光行为构建的，可以通过激发光、化学试剂和加热处理等各种外部因素刺激、消失或调整发光行为。此外，还通过波长、发光寿命、相位和偏振等多维参数对信息进行加密。由于近红外对人类视觉不敏感，近红外信号只能在截止滤波器下被捕获。利用这些独特的特性，可以实现复合半导体材料在防伪和保密信息加密方面的应用。尽管在各种外界刺激下行为可调的发光材料可以实现多级显示防伪，目前，单个防伪装置通常限于两种工作模式。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种发光装置及其制作方法。
4.为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，所述真实信息层为掺杂的钙钛矿量子点层，且其通过图案化处理来记录想要显示的真实信息，所述隔离层为不与钙钛矿发生反应的透明涂层，所述隔离层用于防止真实信息层和干扰信息层之间发生阴离子交换反应，所述干扰信息层为未掺杂的钙钛矿量子点层，并基于掺杂的钙钛矿量子点层与未掺杂的钙钛矿量子点层的发光波段及强度不同、发光强度随温度变化特性不同和荧光寿命不同实现多级防伪。
5.进一步的，所述透明衬底的材质为半透半反膜。
6.进一步的，所述隔离层为聚甲基丙烯酸甲酯层或聚二甲基硅氧烷层。
7.进一步的，所述真实信息层包括由锰掺杂的钙钛矿量子点材料制成的第一图案和由铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料制成的第二图案。
8.进一步的，所述真实信息层的厚度为20μm到50μm，所述隔离层的厚度为15μm到25μm，所述干扰信息层的厚度为20μm到50μm。
9.在第二方面，本发明提供了一种发光装置的制作方法，用以制作上述的发光装置，包括以下步骤：步骤s01、采用掺杂的钙钛矿量子点材料在透明衬底上制作形成图案化的真实信息层；步骤s02、将透明涂层覆盖在真实信息层上形成隔离层；步骤s03、将未掺杂的钙钛矿量子点材料在隔离层上以预设转速、预设时间旋转镀膜，以形成钙钛矿量子点层作为干扰信息层；步骤s04、将透明衬底、真实信息层、隔离层、干扰信息层形成的复合结构进行封装。
10.进一步的，所述步骤s01中形成图案化的方式包括模板法、喷墨打印法和激光刻蚀法。
11.进一步的，所述图案包括规则几何体图案、不规则图案、条形码图案和二维码图案。
12.进一步的，所述步骤s04中的封装方式为使用透明材料包裹复合结构并经过热处理进行固定。
13.有益效果：第一，本发明公开的发光装置，能够实现基于波长选择、温度刺激、荧光寿命的多级防伪发光；在发光技术领域，特别是用于信息加密、解密的防伪发光技术领域有着广阔的前景；第二，本发明公开的发光装置结构轻薄、发光效率高，能够多角度发光以满足不同防伪场景的需求；第三，本发明公开的发光装置的制备方法操作简便、仪器简单、制造成本低，能够实现工业量产。
附图说明
14.图1是本发明公开的一种发光装置的结构示意图；图2是通过直射的方式实现防伪发光的示意图；图3是通过反射的方式实现防伪发光的示意图；图4是仅锰掺杂的钙钛矿量子点材料作为真实信息层的发光装置的多级防伪发光解密流程图；图5是锰掺杂的钙钛矿量子点材料和铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料作为真实信息层的发光装置的多级防伪发光解密流程图；图6是本发明公开的一种发光装置的制作方法的流程图；图7是本发明公开的锰掺杂的钙钛矿量子点材料制备流程图；图8是本发明公开的铋和锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料制备流程图。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
16.如图1所示，本发明提供了一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层。
实施例1
17.一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，其中透明衬底为透明光学玻璃材料。由于透明光学玻璃材料弯曲性能较差，无法粘贴至弯曲材料表面，使用环境受限。同时，透明光学玻璃透光性优秀，在发光装置的背面能够隐约看到受保护的真实信息，存在信息泄露的隐患。
实施例2
18.一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，其中透明衬底为半透半反膜。半透半反膜具有优良的光学性能，能够在确保足够的激发光透过的前提下，实现信息的遮盖，在发光装置的背面无法透过半透半反膜观察到受保护的真实信息，进一步提升了信息保护的安全性。此外，相较于其他透明介质，半透半反膜可以实现多角度防伪发光以满足不同防伪场景的需求。如图2所示，装置允许激发光直射实现防伪发光，适用于纸张、玻璃、塑料等轻薄透光材料的防伪发光；如图3所示，装置还允许激发光通过反射的方式实现防伪发光，适用于木头、金属、布等不透光材料的防伪发光。使用半透半反膜能有效提升激发光反射时工作状态下的发光效率，提高防伪标识的可识别度。
实施例3
19.一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，其中真实信息层采用单一的锰离子掺杂钙钛矿量子点材料（mn:cspbcl
3 pqds），使用模板法对其进行图案化处理记录真实信息，例如“nj”。锰掺杂的钙钛矿量子点层在450-550nm波段发光强度较强和在600-700nm波段发光强度较弱，其发光强度随温度变化较小，且具有较长的荧光寿命。干扰信息层为未掺杂的钙钛矿量子点（cspbbr
3 pqds）层，未掺杂的钙钛矿量子点层在450-550nm波段发光强度较强，其发光强度随温度上升而明显下降，且具有较短的荧光寿命。并基于掺杂的钙钛矿量子点层与未掺杂的钙钛矿量子点层的发光波段及强度不同、发光强度随温度变化特性不同和荧光寿命不同实现多级防伪。具体的，作为真实信息层的锰掺杂的钙钛矿量子点层在365nm激光照射下主要呈现较弱的橙色荧光，作为干扰信息层的未掺杂的钙钛矿量子点层在365nm激光照射下呈现绿色荧光。整个防伪装置的光致发光光谱在510nm处有一个锐带，在600nm处有一个宽带。由于510nm波段的荧光强度明显高于600nm波段。因此，装置在紫外光激发下主要表现为绿色荧光，此时真实信息“nj”被绿色荧光遮挡。当添加510nm截止滤波器，510nm波段被移除，只留下mn
2+
的宽带发射。多层复合膜在紫外光激发下呈橙色，此时真实信息“nj”能够被肉眼观察，这可以实现防伪信息的加密与读取。进一步的，当温度为室温20℃时，装置在紫外光激发下主要表现为干扰信息层的绿色荧光，此时真实信息“nj”被绿色荧光遮挡，无法被读取。当温度从20℃变化到110℃时，干扰信息层的荧光强度逐渐降低。真实信息层在600nm波段的荧光强度随着温度的升高而增强，真实信息“nj”逐渐通过橙色荧光显示。因此，可通过简单的加热处理读取加密的信息。此外，干扰信息层与真实信息层具有独特且分离良好的荧光寿命。在365nm的激发下，干扰信息层的绿色发射仅具有纳秒的短寿命，而真实信息层的橙色荧光衰减过程持续了毫秒级。基于此，本发明实施例可以通过使用斩波器将连续波激励转换为脉冲光束来实现防伪解码。具体的，设置脉冲间隔(τ)比干扰信息层的寿命(τ
510nm
)长得多，但比真实信息层的寿命(τ
600nm
)短。在这种情况下，干扰信息层的绿色荧光在每个激励脉冲下仅持续6.30ns，这是普通相机无法捕捉到的。而真实信息层的橙色荧光能保持1.21ms，在下一个激发脉冲到来时不会消失。因此，持久的橙色荧光会一直存在于视野中，肉眼或普通相机都可以捕捉到。因此，加密图案可以在斩波器产生的脉冲激励下可视地解码。基于上述原理，如图4所示，只有当三种解密方式都正确的情况下才能确定显示信息为真实信息而非伪造信
息。但仅采用单一的锰离子掺杂钙钛矿量子点材料作为真实信息层仍存在一定的安全隐患，干扰信息层只起到了遮挡信息的作用，且三种解密方式下都只有全显示和不显示的情况，不具备足够的迷惑性。
实施例4
20.一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，其中，真实信息层包括由锰掺杂的钙钛矿量子点材料制成的第一图案和由铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料制成的第二图案。可使用模板法对其进行图案化处理记录真实信息，例如使锰离子掺杂钙钛矿量子点材料图案为“n”，铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料图案为“j”。干扰信息层为未掺杂的钙钛矿量子点（cspbbr
3 pqds）层，未掺杂的钙钛矿量子点层在450-550nm波段发光强度较强，其发光强度随温度上升而明显下降，且具有较短的荧光寿命。铋和锑共掺杂的双钙钛矿量子点层在365nm激发光下，在450nm-650nm波段发光强度较均匀，主要呈现淡黄色，同时具有较高的发光效率，且其荧光寿命仅为52ns，远小于锰离子掺杂钙钛矿量子点材料的荧光寿命。基于两种材料的发光特性和荧光寿命特性，能够使得发光装置在三种解密方式下出现全显示、部分显示和不显示的三种情况，进一步提升防伪的安全性。具体的，在365nm激发光的照射下，装置主要表现为干扰信息层的绿色荧光，此时真实信息“n”“j”被绿色荧光遮挡。当添加510nm截止滤波器时，510nm波段被移除，此时装置显示锰离子掺杂钙钛矿量子点材料和铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料记录的信息，“n”“j”图案均能被肉眼读取，即全显示。当温度从20℃变化到110℃时，干扰信息层和真实信息层的铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料的荧光强度逐渐降低，真实信息层的锰离子掺杂钙钛矿量子点材料在600nm波段的荧光强度随着温度的升高而增强，此时装置显示锰离子掺杂钙钛矿量子点材料记录的图案“n”，而铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料记录的“j”无法被观测到，即部分显示。此外，在365nm的激发下，干扰信息层的绿色发射仅具有纳秒的短寿命，真实信息层的铋和锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料也仅具有52ns的荧光寿命，而真实信息层的锰离子掺杂钙钛矿量子点材料荧光衰减过程持续了毫秒级。这就意味着，通过使用斩波器将连续波激励转换为脉冲光束可以实现防伪解码。具体的，设置脉冲间隔比干扰信息层和真实信息层的铋和锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料的荧光寿命长得多，但比真实信息层的锰离子掺杂钙钛矿量子点材料的荧光寿命短。在这种情况下，仅有锰离子掺杂钙钛矿量子点材料的信息“n”被读取，即部分显示。这样，如图5所示，在三种解密方式下出现了出现全显示、部分显示和不显示的三种情况，进一步提升防伪的安全性和迷惑性。
实施例5
21.一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，其中，真实信息层的厚度优选为20μm到50μm，隔离层的厚度优选为15μm到25μm，干扰信息层的厚度优选为20μm到50μm。隔离层采用聚乙烯材料，当温度从20℃升高至110℃时，隔离层材料出现融化现象，无法在高温的工作环境下发挥作用，且制膜精度较低，无法制备15μm厚度的薄膜。
实施例6
22.一种发光装置，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，其中隔离层采用聚甲基丙烯酸甲酯材料或聚二甲基硅氧烷（pdms）材料，相较于其他透明隔离层，pdms制造成本更低，且制膜精度更高，可以制备厚度更小的隔离薄膜从而减小发光装置的尺寸。此外，聚二甲基硅氧烷具有良好的化学稳定性和广泛的使用温度（-60℃-200℃），能够完美适配发光装置的使用环境。
实施例7
23.参见图6，基于上述实施例，本发明实施例还提供了一种上述发光装置的制作方法，包括以下步骤：步骤s01、采用掺杂的钙钛矿量子点材料在透明衬底上制作形成图案化的真实信息层。上述形成图案化的方式包括模板法、喷墨打印法和激光刻蚀法。喷墨法是直接把掺杂的钙钛矿量子点材料当作墨水在衬底上进行图案化打印。模板法是将钙钛矿量子点材料在模板上沉积得到带图案的薄膜，然后在将薄膜覆盖在透明衬底上。激光刻蚀法是先将掺杂的钙钛矿量子点材料沉积成薄膜，然后激光刻蚀信息，随后再覆盖在透明衬底上。上述图案包括规则几何体图案、不规则图案、条形码图案和二维码图案。
24.步骤s02、将透明涂层（聚二甲基硅氧烷）覆盖在真实信息层上形成厚度为15μm到25μm的隔离层。
25.步骤s03、将未掺杂的钙钛矿量子点材料在隔离层上以预设转速、预设时间旋转镀膜，以形成厚度为20μm到50μm的钙钛矿量子点层作为干扰信息层。上述预设转速可以是500转/秒，上述预设时间可以是40秒。
26.步骤s04、将透明衬底、真实信息层、隔离层、干扰信息层形成的复合结构进行封装。上述封装方式为使用透明材料包裹复合结构并经过热处理进行固定。
27.作为优选的，上述掺杂的钙钛矿量子点材料可以为锰掺杂的钙钛矿量子点材料和铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料。如图7所示，其中锰掺杂的钙钛矿量子点材料具体通过以下步骤制得：步骤s11、将碳酸铯（cs2co3）粉末放入三颈烧瓶（50ml）中，并加入正十八烷（ode）和油酸（oa），其中，1mmol碳酸铯粉末对应正十八烷和油酸的加入量分别为400/3ml和25/3ml，例如，加入0.075mmol的碳酸铯（cs2co3）粉末时，对应加入10ml的正十八烷（ode）和0.625ml的油酸（oa）。然后混合均匀后进行烘干。烘干条件优选为在110℃的条件下烘干1小时。
28.步骤s12、将温度提升至150℃，使得碳酸铯粉末在n2气氛中完全溶解，在室温下冷却得到铯油酸。
29.步骤s13、将氯化铅（pbcl2）、氯化锰（mncl2）、正十八烷（ode）、喹乙醇（ola）、油酸（oa）装入另一个三颈烧瓶（100ml）中，其中，1mmol碳酸铯粉末对应氯化铅、氯化锰、正十八烷、喹乙醇、油酸的加入量依次为8/3mmol、4/3mmol、400/3ml、40/3ml、40/3ml，例如，对应放入0.075mmol的碳酸铯（cs2co3）粉末时，0.2mmol的氯化铅（pbcl2）、0.1mmol的氯化锰（mncl2）、10ml的正十八烷（ode）、1ml的喹乙醇（ola）、1ml的油酸（oa）。然后在真空中以110℃加热40分钟。
30.步骤s14、将温度提高至170℃继续加热，直至粉末完全溶解。
31.步骤s15、取步骤s12制得的铯油酸预热至100℃后，快速注入步骤s14制得的溶液。
32.步骤s16、迅速冷却步骤s15制得的溶液，获得锰掺杂的钙钛矿量子点材料。上述迅速冷却的方式优选为冰浴法。
33.如图8所示，铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料具体通过以下步骤制得：步骤s21、将含有agcl（0.1mmol）、nacl（0.9mmol）、inac3（0.8mmol）、bicl3（0.01mmol）和sbac3（0.1mmol）的起始材料溶解在三颈烧瓶中的10ml hcl（12mol/l）中，并在80℃油浴中连续搅拌30分钟以形成澄清溶液。
34.步骤s22、在搅拌下将cscl（2mmol）粉末加入透明溶液中，立即形成淡白色沉淀，将混合物连续搅拌2小时以确保完全重结晶。
35.步骤s23、将沉淀物过滤并用乙醇洗涤。离心后，将沉淀物在100℃真空烘箱中干燥12小时。
36.步骤s24、通过混合聚苯乙烯（2.0g）和甲苯（5ml）并将它们完全溶解来获得透明的聚苯乙烯（ps）/甲苯溶液。
37.步骤s25、将步骤s23制备的粉末分散在1ml甲苯中，注入ps/甲苯溶液中，并搅拌10分钟。
38.步骤s26、将溶液添加到模板中，在室温下在空气中干燥2h，然后在烘箱中加热至50℃持续30分钟，以除去任何残留溶剂。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种发光装置，其特征在于，包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，所述真实信息层为掺杂的钙钛矿量子点层，且其通过图案化处理来记录想要显示的真实信息，所述隔离层为不与钙钛矿发生反应的透明涂层，所述隔离层用于防止真实信息层和干扰信息层之间发生阴离子交换反应，所述干扰信息层为未掺杂的钙钛矿量子点层，并基于掺杂的钙钛矿量子点层与未掺杂的钙钛矿量子点层的发光波段及强度不同、发光强度随温度变化特性不同和荧光寿命不同实现多级防伪。2.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述透明衬底的材质为半透半反膜。3.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述隔离层为聚甲基丙烯酸甲酯层或聚二甲基硅氧烷层。4.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述真实信息层包括由锰掺杂的钙钛矿量子点材料制成的第一图案和由铋、锑共掺杂的双钙钛矿量子点材料制成的第二图案。5.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，所述真实信息层的厚度为20μm到50μm，所述隔离层的厚度为15μm到25μm，所述干扰信息层的厚度为20μm到50μm。6.一种发光装置的制作方法，用以制作权利要求1-5任一所述的发光装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤s01、采用掺杂的钙钛矿量子点材料在透明衬底上制作形成图案化的真实信息层；步骤s02、将透明涂层覆盖在真实信息层上形成隔离层；步骤s03、将未掺杂的钙钛矿量子点材料在隔离层上以预设转速、预设时间旋转镀膜，以形成钙钛矿量子点层作为干扰信息层；步骤s04、将透明衬底、真实信息层、隔离层、干扰信息层形成的复合结构进行封装。7.根据权利要求6所述的发光装置的制作方法，其特征在于，所述步骤s01中形成图案化的方式包括模板法、喷墨打印法和激光刻蚀法。8.根据权利要求6所述的发光装置的制作方法，其特征在于，所述图案包括规则几何体图案、不规则图案、条形码图案和二维码图案。9.根据权利要求6所述的发光装置的制作方法，其特征在于，所述步骤s04中的封装方式为使用透明材料包裹复合结构并经过热处理进行固定。

技术总结
本发明公开了一种发光装置及其制作方法。该装置包括从下至上依次设置的透明衬底、真实信息层、隔离层和干扰信息层，透明衬底的材料为半透半反膜，真实信息层为掺杂的钙钛矿量子点层，隔离层用于防止真实信息层和干扰信息层之间发生阴离子交换反应，提高荧光材料的稳定性，干扰信息层为未掺杂的钙钛矿量子点层，并基于掺杂的钙钛矿量子点层与未掺杂的钙钛矿量子点层的发光波段及强度不同、发光强度随温度变化特性不同和荧光寿命不同实现多级防伪。本发明能够实现基于波长选择、温度刺激、荧光寿命的多级防伪发光；在发光技术领域，特别是在荧光防伪技术领域有着广阔的前景，能够实现工业量产。工业量产。工业量产。


技术研发人员：甘志星 李晨 孙健 张凌豪
受保护的技术使用者：无锡光煜晞科技有限责任公司
技术研发日：2023.09.01
技术公布日：2023/10/7