一种强散热性的可拉伸显示器件及其制备方法与流程

1.本发明涉及柔性可穿戴电子器件技术领域，具体涉及一种强散热性的可拉伸显示器件及其制备方法。


背景技术：

2.随着柔性电子技术的不断发展，可穿戴电子设备、电子皮肤等概念开始兴起。柔性显示器件作为一种新型显示技术，具有轻薄、可弯曲、可拉伸等特点，被广泛应用于可穿戴设备、智能电子产品等领域。然而，在显示器件工作时通常会产生大量的热量，而工作在高温条件下的电子元器件易受损，对器件的长期稳定性和寿命构成挑战。因此，在保持优异柔性性能的前提下，如何实现显示器件的优良散热性能成为了研究的热点问题。
3.传统的散热方法主要通过在器件结构中增加散热片、散热胶等方式来提高柔性器件的散热性能。然而，这些方法在实际应用中存在一些问题。例如，散热片和散热胶会导致器件的整体厚度增加，从而影响柔性或可拉伸性能；并且这些方法在制备过程中的工艺复杂性和成本较高。
4.近年来，由于氧化石墨烯和石墨烯在结构和导热性方面的巨大优势，已经在散热行业得到广泛应用。然而，目前石墨烯散热膜的制备方法主要是通过将石墨进行处理后直接压延，或者采用高分子炭化、石墨化等方法制备，由于材料本身平面结构对导热性能的限制以及石墨烯薄膜制备工艺的限制，不能满足设备对柔性和大面积应用的需求。因此，有必要对散热方案进行优化，以满足电子产品对柔性、大面积应用以及高性能散热的需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种强散热性的可拉伸显示器件，通过对衬底的组分和结构进行革新，进而在保证衬底的柔性和可拉伸特性的同时，对衬底的散热性能进行优化，实现对发光电子器件在柔性可穿戴及人机交互领域的扩展应用。
6.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
7.一种强散热性的可拉伸显示器件，包括由下至上依次层叠的可拉伸衬底、柔性阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层、柔性阴极和柔性封装层，可拉伸衬底由金属纳米材料、可拉伸聚合物材料和泊洛沙姆407复合而成，金属纳米材料的含量为10%~25%，可拉伸聚合物材料的含量为60%~85%，泊洛沙姆407的含量为5%~15%。
8.进一步地，金属纳米材料为金属纳米球、金属纳米线、金属纳米棒中的一种或多种。
9.进一步地，可拉伸聚合物材料为pdms、ps、pu、sebs中的一种或多种。
10.进一步地，空穴传输层的材料为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物中的一种或多种。
11.进一步地，发光层由主体材料和客体染料掺杂而成，客体染料的掺杂体积为发光层体积的5%-25%。
12.进一步地，主体材料为荧光主体材料或磷光主体材料，客体染料为荧光客体染料或磷光客体染料。
13.进一步地，电子传输层的材料为金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氮杂环化合物、蒽类化合物、有机硅材料、有机硼材料、有机硫材料中的一种或多种。
14.进一步地，柔性阳极与柔性阴极的材料均为电导率高且透明的无机材料或有机材料。
15.基于上述强散热性的可拉伸显示器件的结构组成和材料成分，本发明还提供了一种强散热性的可拉伸显示器件的制备方法，主要包括以下步骤：
16.s1、准备透明玻璃基底并依次利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇对透明玻璃基底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理；
17.s2、在经过步骤s1处理后的透明玻璃基底上制备复合可拉伸衬底，然后进行烘干、剥离，得到复合可拉伸衬底基板；
18.s3、在制备好的复合可拉伸衬底基板上覆盖掩模版，然后在复合可拉伸衬底上喷涂或印刷柔性阳极材料，并进行热退火处理；
19.s4、在经过步骤s3处理后的复合可拉伸衬底基板上依次旋涂空穴传输层、发光层和电子传输层，每次旋涂后均进行热退火处理；
20.s5、在经过步骤s4处理后的复合可拉伸衬底基板上覆盖掩模版，然后在电子传输层上喷涂或印刷柔性阴极材料，并进行热退火处理，制得可拉伸显示器件；
21.s6、在制得的可拉伸显示器件顶层旋涂封装层进行封装，然后进行热退火处理。
22.进一步地，在步骤s2中，制备复合可拉伸衬底时，采用辊涂、lb膜法、滴涂、喷涂、提拉法、喷墨打印和丝网印刷法中的一种方法将金属纳米材料、可拉伸聚合物材料和泊洛沙姆407的复合材料附着在透明玻璃基底上。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.1、本发明将金属纳米材料掺入复合衬底中，通过将金属纳米材料的导热性能与可拉伸聚合物的优越机械性能和柔韧性结合，进而同时兼顾了衬底的强散热性能和可拉伸性能。
25.2、本发明将泊洛沙姆407掺入复合衬底中，将其作为可拉伸聚合物与金属纳米材料的媒介，进而利用泊洛沙姆407良好的增溶能力与凝胶化特性，提升可拉伸聚合物与金属纳米材料的交联效果，进一步提升衬底的可拉伸能力。
26.3、本发明革新了传统显示器件的衬底组分与结构，以可拉伸聚合物为主体，构建了具有优异可弯折与可拉伸性能的复合衬底，同时结合电极、传输层、发光层和封装层的拉伸性能，实现了高性能的可拉伸显示器件，为实现可穿戴电子设备提供可靠基础与优化性策略。
27.4、本发明的结构改良是基于器件衬底的改性实现的，进而不需要引入额外的散热层，从而创新性地优化了现有的散热方案，降低了工艺难度，为进一步发展高密度集成的高性能可拉伸发光器件奠定了坚实基础。
附图说明
28.图1 为本发明中可拉伸显示器件的结构示意图；
29.图2 为本发明中复合可拉伸衬底的结构示意图；
30.图3为本发明中可拉伸显示器件的拉伸性能对比表；
31.图4为本发明中可拉伸显示器件的散热性能对比表。
32.图中：1、可拉伸衬底；2、柔性阳极；3、空穴传输层；4、发光层；5、电子传输层；6、柔性阴极；7、柔性封装层。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
34.实施例一：
35.如图1所示，一种强散热性的可拉伸显示器件，包括由下至上依次层叠的可拉伸衬底1、柔性阳极2、空穴传输层3、发光层4、电子传输层5、柔性阴极6和柔性封装层7。根据半导体器件工作原理和现有的半导体制备经验，在保证载流子传输与注入平衡使器件正常工作的基础上，制备可拉伸衬底1的厚度优选为5～20
µ
m，空穴传输层3的厚度优选为5～40nm，发光层4的厚度优选为30～200nm，电子传输层5的厚度优选为5～30nm，柔性阳极2和柔性阴极6的厚度均优选为80～200nm，柔性封装层7的厚度优选为60～120nm。
36.为了在保证衬底的柔性和可拉伸特性的同时，对衬底的散热性能进行优化，可拉伸衬底1采用金属纳米材料、可拉伸聚合物材料和泊洛沙姆407复合而成，复合后的衬底结构如图2所示。其中可拉伸聚合物材料优选为聚二甲基硅氧烷（pdms）、聚苯乙烯（ps）、 聚氨酯（pu）、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（sebs）中的一种或多种；金属纳米材料优选为金属纳米球、金属纳米线、金属纳米棒中的一种或多种。
37.可拉伸聚合物具备优越的机械性能和柔韧性，可用作可拉伸衬底的主体材料，其含量优选为60%~85%；金属纳米材料具备良好的导热性能，可作为散热剂，其含量优选为10%~25%；将可拉伸材料和金属纳米材料结合后可使得衬底同时具备强劲的散热性和可拉伸性能。而泊洛沙姆407具备良好的增溶能力和凝胶化特性，可将其掺杂到金属纳米材料与可拉伸聚合物的混合物中作为金属纳米材料与可拉伸聚合物的交联剂，进而可提升金属纳米材料与可拉伸聚合物之间的胶接效果，最终可使制得的衬底的稳定性得到进一步提升，泊洛沙姆407的含量优选为5%~15%。
38.空穴传输层3的材料优选为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物中的一种或多种，也可选择对应的聚合物。
39.发光层4优选由主体材料和客体染料掺杂而成，其中主体材料为荧光主体材料或磷光主体材料，客体染料为荧光客体染料或磷光客体染料。根据现有oled发光器件的主流制备工艺，客体染料的掺杂体积优选为发光层4体积的5%-25%，其中主体材料可选用8-羟基喹啉铝、9,10-二（萘基-2-yl）蒽或者2-特-丁基-9,10-二（萘基-2-yl）蒽、4,4
’‑
二（咔唑-9-yl）联苯、1,3-二（咔唑-9-yl）-苯、4,4’,4
”‑
三（咔唑-9-yl）三苯胺；客体材料可选用3-（二氰基亚甲基）-5,5-二甲基-1-（二甲基胺基-苯乙烯）环乙烯、双（2-甲基-8-羟基喹啉）（对苯基苯酚）铝、喹吖啶酮，n,n
’‑
二甲基-喹吖啶酮、香豆素6，香豆素、n,n
’‑
二（萘亚甲基-1-yl）-n,n
’‑
二（苯基-联苯胺、4,4
’‑
二（2,2-二苯乙烯基）-1,1
’‑
联苯、5,6,11,12-四苯基并
四苯、三（1-苯并异喹啉）铱配合物、双（1-苯并异喹啉）（乙酰丙酮）铱配合物、双（2-苯 [b] 噻吩-2-yl-吡啶）（乙酰丙酮）铱配合物、双-二苯 [f,h] 喹喔啉-n,c2）（乙酰丙酮）、2-（对叔丁基-苯基）-苯并噻唑（乙酰丙酮）铱配合物、双（2-苯并噻唑）（乙酰丙酮）铱配合物或双（2-（9,9-二乙基-9h-芴-2-yl）-1-苯-1h-苯并咪唑-n,c3）（乙酰丙酮）铱配合物。
[0040]
电子传输层5的材料优选为金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氮杂环化合物、蒽类化合物、有机硅材料、有机硼材料、有机硫材料中的一种或多种。
[0041]
柔性阳极2与柔性阴极6作为电极层，其材料均优选为电导率高且透明的无机材料或有机材料，例如金属网格、金属纳米线、超薄金属膜，碳纳米管、石墨烯等碳基纳米材料，以及聚（3,4-乙烯二氧噻吩）、聚苯乙烯磺酸盐、聚苯胺、聚吡咯、聚苯乙烯，聚噻吩等导电聚合物。
[0042]
在制备上述强散热性的可拉伸显示器件时，主要包括以下制备步骤：
[0043]
s1、准备透明玻璃基底并依次利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇对透明玻璃基底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理。
[0044]
s2、在经过步骤s1处理后的透明玻璃基底上制备复合可拉伸衬底1，然后进行烘干、剥离，得到复合可拉伸衬底基板。在制备复合可拉伸衬底1时，可采用辊涂、lb膜法、滴涂、喷涂、提拉法、喷墨打印或丝网印刷法中的一种将金属纳米材料、可拉伸聚合物材料和泊洛沙姆407的复合材料附着在透明玻璃基底上，待材料烘干后便可将制得的可拉伸衬底从透明玻璃基底上剥离。
[0045]
s3、在制备好的复合可拉伸衬底1基板上覆盖掩模版，然后在复合可拉伸衬底1上喷涂或印刷柔性阳极2材料，并进行热退火处理。
[0046]
s4、在经过步骤s3处理后的复合可拉伸衬底基板上依次旋涂空穴传输层3、发光层4和电子传输层5，每次旋涂后均进行热退火处理。
[0047]
s5、在经过步骤s4处理后的复合可拉伸衬底基板上覆盖掩模版，然后在电子传输层5上喷涂或印刷柔性阴极6材料，并进行热退火处理，制得可拉伸显示器件。
[0048]
s6、在制得的可拉伸显示器件顶层旋涂封装层进行封装，然后进行热退火处理。
[0049]
实施例二：
[0050]
在本实施例中，可拉伸衬底1的材料仅选择氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，通过实施例一中的制备步骤制得可拉伸显示器件a。
[0051]
实施例三：
[0052]
在本实施例中，可拉伸衬底1选用银纳米球、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和泊洛沙姆407进行复合，其中银纳米球的含量为10%，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的含量为85%，泊洛沙姆407的含量为5%，通过实施例一中的制备步骤制得可拉伸显示器件b。
[0053]
实施例四：
[0054]
在本实施例中，可拉伸衬底1选用银纳米球、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和泊洛沙姆407进行复合，其中银纳米球的含量为20%，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的含量为75%，泊洛沙姆407的含量为5%，通过实施例一中的制备步骤制得可拉伸显示器件c。
[0055]
实施例五：
[0056]
在本实施例中，可拉伸衬底1选用银纳米球、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和泊洛沙姆407进行复合，其中银纳米球的含量为20%，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的含量为
65%，泊洛沙姆407的含量为15%，通过实施例一中的制备步骤制得可拉伸显示器件d。
[0057]
实施例六：
[0058]
在本实施例中，可拉伸衬底1选用银纳米球、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和泊洛沙姆407进行复合，其中银纳米球的含量为25%，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的含量为60%，泊洛沙姆407的含量为15%，通过实施例一中的制备步骤制得可拉伸显示器件e。
[0059]
实施例七：
[0060]
在本实施例中，通过对实施例二至实施例六中的a、b、c、d、e五种可拉伸显示器件进行拉伸测试和散热测试，得到如图3和图4所示的结果对比，其中图3为各可拉伸显示器件分别在相同拉伸条件下与未拉伸状态的性能对比，具体先测试各可拉伸显示器件分别在拉伸长度为0、20%、40%、60%，以及拉伸次数为100次、1000次后的显示亮度，然后再计算拉伸后的亮度值与未拉伸时的亮度值的比值；图4为起始温度为80℃，在26℃的室内环境下放置相同时间后各可拉伸显示器件的温度对比。从图4中可以获知，引入了由银纳米球、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和泊洛沙姆407复合的衬底的可拉伸显示器件b、c、d、e，相比于衬底材料仅为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的可拉伸显示器件a，温度降低更多，进而具备更好的散热效果；从图3中可以获知，引入了由银纳米球、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和泊洛沙姆407复合的衬底的可拉伸显示器件b、c、d、e，相比于衬底材料仅为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的可拉伸显示器件a，具备更好的发光效率。
[0061]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：包括由下至上依次层叠的可拉伸衬底（1）、柔性阳极（2）、空穴传输层（3）、发光层（4）、电子传输层（5）、柔性阴极（6）和柔性封装层（7），可拉伸衬底（1）的材料由金属纳米材料、可拉伸聚合物材料和泊洛沙姆407复合而成，金属纳米材料的含量为10%~25%，可拉伸聚合物材料的含量为60%~85%，泊洛沙姆407的含量为5%~15%。2.根据权利要求1所述的强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：金属纳米材料为金属纳米球、金属纳米线、金属纳米棒中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：可拉伸聚合物材料为pdms、ps、pu、sebs中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：空穴传输层（3）的材料为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：发光层（4）由主体材料和客体染料掺杂而成，客体染料的掺杂体积为发光层（4）体积的5%-25%。6.根据权利要求5所述的强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：主体材料为荧光主体材料或磷光主体材料，客体染料为荧光客体染料或磷光客体染料。7.根据权利要求1所述的强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：电子传输层（5）的材料为金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氮杂环化合物、蒽类化合物、有机硅材料、有机硼材料、有机硫材料中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的强散热性的可拉伸显示器件，其特征在于：柔性阳极（2）与柔性阴极（6）的材料均为电导率高且透明的无机材料或有机材料。9.一种如权利要求1所述的强散热性的可拉伸显示器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、准备透明玻璃基底并依次利用洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙醇对透明玻璃基底进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干，然后进行氧等离子轰击处理；s2、在经过步骤s1处理后的透明玻璃基底上制备复合可拉伸衬底（1），然后进行烘干、剥离，得到复合可拉伸衬底基板；s3、在制备好的复合可拉伸衬底基板上覆盖掩模版，然后在复合可拉伸衬底（1）上喷涂或印刷柔性阳极（2）材料，并进行热退火处理；s4、在经过步骤s3处理后的复合可拉伸衬底基板上依次旋涂空穴传输层（3）、发光层（4）和电子传输层（5），每次旋涂后均进行热退火处理；s5、在经过步骤s4处理后的复合可拉伸衬底基板上覆盖掩模版，然后在电子传输层（5）上喷涂或印刷柔性阴极（6）材料，并进行热退火处理，制得可拉伸显示器件；s6、在制得的可拉伸显示器件顶层旋涂封装层进行封装，然后进行热退火处理。10.如权利要求9所述的强散热性的可拉伸显示器件的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，制备复合可拉伸衬底（1）时，采用辊涂、lb膜法、滴涂、喷涂、提拉法、喷墨打印和丝网印刷法中的一种方法将金属纳米材料、可拉伸聚合物材料和泊洛沙姆407的复合材料附着在透明玻璃基底上。

技术总结
本发明涉及柔性可穿戴电子器件技术领域，具体涉及一种强散热性的可拉伸显示器件及其制备方法，该强散热性可拉伸显示器件包括由下至上依次层叠的可拉伸衬底、柔性阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层、柔性阴极和柔性封装层，可拉伸衬底由金属纳米材料、可拉伸聚合物材料和泊洛沙姆407复合而成，金属纳米材料的含量为10%~25%，可拉伸聚合物材料的含量为60%~85%，泊洛沙姆407的含量为5%~15%。本发明的有益效果在于：通过对衬底的组分和结构进行革新，进而在保证衬底的柔性和可拉伸特性的同时，对衬底的散热性能进行优化，实现对发光电子器件在柔性可穿戴及人机交互领域的扩展应用。用。用。


技术研发人员：张仕强 张仕刚 舒成业 洪仁辉
受保护的技术使用者：四川京龙光电科技有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/8/13