複合電極、使用其的聲學傳感器及製造方法與流程

2023-05-13 21:29:51 5

本公開涉及聲學傳感器及顯示領域，具體而言，涉及一種複合電極、使用其的聲學傳感器及製造方法。

背景技術：

oled(organiclight-emittingdiode,有機發光二極體)是近年來逐漸發展起來的顯示照明技術，尤其在顯示行業，是當今平板顯示器研究領域的熱點之一，與液晶顯示器相比，由於其具有高響應、高對比度、低工作電壓，輕薄，可柔性化、低能耗、生產成本低、自發光、寬視角及響應速度快等優點，目前，在手機、pda、數位相機等顯示領域oled已經開始取代傳統的lcd顯示屏，被視為擁有廣泛的應用前景，具有重要的研究意義。根據oled器件的出光方向，可分為底發射oled器件和頂發射oled器件。

聲學傳感器/聲音傳感器又可稱之為聲敏傳感器，它是一種在氣體液體或固體中傳播的機械振動轉換成電信號的器件或裝置。它用接觸或非接觸的方式檢測信號。聲敏傳感器的種類很多，按測量原理可分為壓電、電致伸縮效應、電磁感應、靜電效應和磁致伸縮等。

利用oled特點，將oled器件與傳感器結合，製成oled聲學傳感器。是本公開要解決的技術問題。

在所述背景技術部分公開的上述信息僅用於加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本公開的目的在於提供一種複合電極、使用其的聲學傳感器及製造方法，利用oled特點，將oled器件與傳感器結合，製成oled聲學傳感器。

本公開的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得清晰，或者部分地通過本公開的實踐而習得。

根據本公開的第一方面，公開一種複合電極，包括：

導電層；

形成在所述導電層上的具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層。

在本公開的一示例性實施方式中，所述導電層為pedot:pss層。

在本公開的一示例性實施方式中，所述半導體高分子聚合物為空穴/電子注入功能的材料或者雙極性材料。

在本公開的一示例性實施方式中，所述空穴/電子注入功能的材料為聚芴類衍生物。

在本公開的一示例性實施方式中，所述雙極性材料為pbtpbf-bt。

根據本公開的第二方面，公開一種複合電極的製造方法，包括：

製備導電層；

在所述導電層上塗覆半導體高分子聚合物和小分子聚合物的混合物的溶液，經固化處理形成均一膜；

在所述均一膜上塗覆小分子聚合物的良溶劑；

對所述均一膜進行旋凃，將溶解的小分子聚合物甩出所述均一膜，從而形成具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層。

在本公開的一示例性實施方式中，所述小分子聚合物為聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸異丁酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

在本公開的一示例性實施方式中，在所述半導體高分子聚合物和小分子聚合物的混合物中半導體高分子聚合物含量為20wt％-60wt％。

在本公開的一示例性實施方式中，所述小分子聚合物的良溶劑為丙酮、異丙醇或乙酸乙酯極性溶劑。

根據本公開的第三方面，公開一種聲學傳感器，包括：

基底；

形成在所述基底上的前述的複合電極；

形成在所述複合電極上的有機層；

形成在所述有機層上的頂電極。

在本公開的一示例性實施方式中，所述聲學傳感器還包括形成在所述複合電極和所述有機層之間的平坦層。

在本公開的一示例性實施方式中，所述基底的材料為pet。

在本公開的一示例性實施方式中，所述有機層包括空穴/電子傳輸層和電致發光層。

根據本公開的第四方面，公開一種聲學傳感器陣列，包括：

基板；

在所述基板上呈陣列排布的多個前述的聲學傳感器。

在本公開的一示例性實施方式中，所述基板為柔性基板。

根據本公開的一些實施方式，通過利用三維網孔結構作為複合電極，聲音的振動會引起電流的變化，從而通過oled器件的電流改變，激子複合的區域發生改變，oled發光的顏色也會發生變化。聲音強度的變化以及聲波振動頻率的變化，導致oled器件的顏色也隨之發生改變，可用於聲音檢測以及自然環境中地震波的監測。

根據本公開的一些實施方式，通過在由半導體高分子聚合物和小分子聚合物的混合物形成的均一膜上塗覆小分子聚合物的良溶劑，然對所述均一膜進行旋凃，將溶解的小分子聚合物甩出所述均一膜，從而形成具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層。

根據本公開的一些實施方式，上述塗覆方式為刮塗。

根據本公開的一些實施方式，利用oled本身的質輕以及柔性的特點，本公開的oled聲學傳感器可以柔性化，可應用於柔性電子以及電子皮膚方向。

應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本公開。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施例，本公開的上述和其它目標、特徵及優點將變得更加顯而易見。

此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，並與說明書一起用於解釋本公開的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出根據本公開一示例實施方式的複合電極的示意圖。

圖2示出根據本公開一示例實施方式的複合電極中的半導體高分子聚合物層的三維網孔結構圖。

圖3示出根據本公開一示例實施方式的複合電極的製造方法的流程圖。

圖4示出根據本公開一示例實施方式的聲學傳感器的示意圖。

圖5示出根據本公開一示例實施方式的聲學傳感器陣列的示意圖。

具體實施方式

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的範例；所描述的特徵、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本公開的實施方式的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本公開的技術方案而省略所述特定細節中的一個或更多，或者可以採用其它的方法、組元、裝置、步驟等。

需要指出的是，在附圖中，為了圖示的清晰可能會誇大層和區域的尺寸。而且可以理解，當元件或層被稱為在另一元件或層「上」時，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中間的層。另外，可以理解，當元件或層被稱為在另一元件或層「下」時，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一個以上的中間的層或元件。另外，還可以理解，當層或元件被稱為在兩層或兩個元件「之間」時，它可以為兩層或兩個元件之間唯一的層，或還可以存在一個以上的中間層或元件。通篇相似的參考標記指示相似的元件。

本公開的目的在於提供一種複合電極、使用其的聲學傳感器及製造方法。利用oled特點，將oled器件與傳感器結合，製成oled聲學傳感器。複合電極包括：導電層；形成在所述導電層上的具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層。聲學傳感器包括：基底；形成在所述基底上的前述的複合電極；形成在所述複合電極上的有機層；形成在所述有機層上的頂電極。利用三維網孔結構作為複合電極，聲音的振動會引起電流的變化，從而通過oled器件的電流改變，激子複合的區域發生改變，oled發光的顏色也會發生變化，聲音強度的變化以及聲波振動頻率的變化導致oled器件的顏色也隨之發生改變，可用於聲音檢測以及自然環境中地震波的監測；此外，通過在由半導體高分子聚合物和小分子聚合物的混合物形成的均一膜上塗覆小分子聚合物的良溶劑，然對所述均一膜進行旋凃，將溶解的小分子聚合物甩出所述均一膜，從而形成具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層。

下面結合附圖對本公開的複合電極、使用其的聲學傳感器及製造方法進行具體說明，其中，圖1示出根據本公開一示例實施方式的複合電極的示意圖；圖2示出根據本公開一示例實施方式的複合電極中的半導體高分子聚合物層的三維網孔結構圖；圖3示出根據本公開一示例實施方式的複合電極的製造方法的流程圖；圖4示出根據本公開一示例實施方式的聲學傳感器的示意圖；圖5示出根據本公開一示例實施方式的聲學傳感器陣列的示意圖。

下面結合圖1-2對本公開的複合電極進行具體說明，其中，圖1示出根據本公開一示例實施方式的複合電極的示意圖，圖2示出根據本公開一示例實施方式的複合電極中的半導體高分子聚合物層的三維網孔結構圖。

如圖1所示，複合電極100，包括導電層2；以及形成在所述導電層2上的具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層3。半導體高分子聚合物層3的三維網孔結構如圖2所示，圖2示出的是2微米見方的三維網孔結構局部顯微放大圖，三維網孔結構中包含很多的半導體高分子聚合物細線，聲音的振動會引起細線的振動，從而通過細線的電流就會發生改變，從而實現聲音的傳感。在此需要特別指出的是，本公開的複合電極並不僅局限於實現聲音的傳感，任何能夠引起細線的振動的運動形式或能量形式都會引起通過細線的電流發生改變從而實現傳感。

在本公開的一示例性實施方式中，所述導電層為pedot:pss層。

在本公開的一示例性實施方式中，所述半導體高分子聚合物為空穴/電子注入功能的材料或者雙極性材料。

在本公開的一示例性實施方式中，所述空穴/電子注入功能的材料為聚芴類衍生物，可為公開文獻[zhur,wenga,etal,macromolrapidcommun,2005,26:1729]中報導的聚芴(pf)類衍生物。

在本公開的一示例性實施方式中，所述雙極性材料可為公開文獻[zhang,guobing；ye,zhiwei；etal,polymerchemistry,2015,6(21),3970-3978]中報導的pbtpbf-bt。

圖3示出根據本公開一示例實施方式的複合電極的製造方法的流程圖。

如圖3所示，在s302，製備導電層。導電層的製備可在基板1(參見圖1，可由pet構成，但不限於此)上，塗覆一層pedot:pss(比如採取刮塗的方式塗覆pedot:pss)，經固化處理後形成；固化溫度為120℃，時間為10-15min。

在s304，在所述導電層上塗覆半導體高分子聚合物和小分子聚合物的混合物的溶液，經固化處理形成均一膜。

在本公開的一示例性實施方式中，所述半導體高分子聚合物為空穴/電子注入功能的材料或者雙極性材料。

在本公開的一示例性實施方式中，所述空穴/電子注入功能的材料為聚芴類衍生物，可為公開文獻[zhur,wenga,etal,macromolrapidcommun,2005,26:1729]中報導的聚芴(pf)類衍生物。

在本公開的一示例性實施方式中，所述雙極性材料可為公開文獻[zhang,guobing；ye,zhiwei；etal,polymerchemistry,2015,6(21),3970-3978]中報導的pbtpbf-bt。

小分子聚合物的分子量選為在2000-3000之間，小分子聚合物可為聚丙烯酸丁酯(pba)，聚丙烯酸異丁酯(ptba)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。

在s306，在所述均一膜上塗覆(比如刮塗)小分子聚合物的良溶劑。其中溶劑為丙酮、異丙醇，乙酸乙酯極性溶劑，為小分子聚合物的良性溶劑，對高分子聚合物溶解性較差。

在s308，對所述均一膜進行旋凃，將溶解的小分子聚合物甩出所述均一膜，從而形成具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層。

具體來說，在完成前述的在均一膜上塗覆小分子聚合物的良溶劑的步驟後，經過一段時間的溶解，將出現相分離，接著對所述均一膜進行旋凃，

將溶解的小分子甩出均一膜，在此過程中形成了三維的半導體高分子聚合物網孔結構，三維網孔結構中包含很多的半導體高分子聚合物細線(可繼續參考圖2)，其中網孔結構的細線粗細可由高分子聚合物與小分子聚合物的比例來控制，其中小分子聚合物：高分子聚合物的比例在20wt％-60wt％之間進行調節，細線的粗細可決定傳感器的靈敏度。

下面結合圖4對本公開的聲學傳感器進行具體說明。

如圖4所示，聲學傳感器400，包括：基底1；形成在所述基底上的如前述實施方式所述的複合電極100，其包括導電層2和具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層3；形成在所述複合電極上的有機層5；以及形成在所述有機層上的頂電極6。

其中基底1和複合電極100的製備同前述實施方式，在此不再贅述。

在本公開的一示例性實施方式中，所述聲學傳感器還包括形成在所述複合電極100和所述有機層5之間的平坦層4。平坦層的製備過程如下：首先製備一矽基板，然後為矽基板的一表面刻蝕微孔，其中微孔的深度尺寸為50-100nm，直徑為40-100nm，矽基板經過十八烷基三氯矽烷(ots)處理，達到一定的疏液作用；接著在矽基板上製作pedot:pss轉印層，即在矽基板具有微孔的表面上塗覆一層pedot:pss，經過溫度為120℃，時間10-15min固化處理，製備一層底部有凸起的pedot:pss膜層；最後將有凸起的pedot:pss膜層轉印至複合電極100中的半導體高分子聚合物層3的三維網孔結構的表面上，用於增加與三維網孔結構的界面接觸以及增加導電性能。在此需要特別指出的是，平坦層並不是本公開的聲學傳感器所必需的，只是優選的實施方式。

接著再在平坦層4(或半導體高分子聚合物層3)上製備有機層5和電極層6，最終製得oled聲學傳感器。其中所述有機層5可包括空穴/電子傳輸層和電致發光層即eml層，空穴傳輸層可為npb，電致發光層即eml層可為npb:rubrene，或空穴傳輸層為bcp而電致發光層即eml層為bcp：dcjtb。oled聲學傳感器的電子/空穴和eml層材料滿足通過oled器件的電流變化，載流子複合區域改變，oled發光顏色改變。

本實施方式的oled聲學傳感器，利用包括三維網孔結構的複合電極，聲音的振動會引起電流的變化，從而通過oled器件的電流改變，激子複合的區域發生改變，oled發光的顏色也會發生變化。由於聲音強度的變化，和聲波振動頻率的變化，oled器件的顏色也隨之發生改變，可用於聲音檢測以及自然環境中地震波的監測。而當該聲音的振動消失時，則oled器件也恢復原狀，從而可循環使用。同時由於oled器件本身的質輕以及柔性的特點，該oled聲學傳感器可以柔性化，可應用於柔性電子以及電子皮膚方向。

圖5示出根據本公開一示例實施方式的聲學傳感器陣列的示意圖。

如圖5所示，聲學傳感器陣列500，包括：基板7；在所述基板上呈陣列排布的多個如前述實施方式所述的聲學傳感器400。

在本公開的一示例性實施方式中，所述基板7為柔性基板。

此外，還需要特別說明的是，前述實施方式中三維網孔結構製備均是在複合電極上，但是三維網孔結構也可製備在oled聲學傳感器的電荷產生層(cgl)中，用於連接不同單元的oled聲學傳感器。

通過以上的詳細描述，本領域的技術人員易於理解，根據本公開實施例的複合電極、使用其的聲學傳感器及製造方法具有以下優點中的一個或幾個。

根據本公開的一些實施方式，通過利用三維網孔結構作為複合電極，聲音的振動會引起電流的變化，從而通過oled器件的電流改變，激子複合的區域發生改變，oled發光的顏色也會發生變化。聲音強度的變化以及聲波振動頻率的變化，導致oled器件的顏色也隨之發生改變，可用於聲音檢測以及自然環境中地震波的監測。

根據本公開的一些實施方式，通過在由半導體高分子聚合物和小分子聚合物的混合物形成的均一膜上塗覆小分子聚合物的良溶劑，然對所述均一膜進行旋凃，將溶解的小分子聚合物甩出所述均一膜，從而形成具有三維網孔結構的半導體高分子聚合物層。

根據本公開的一些實施方式，利用oled本身的質輕以及柔性的特點，本公開的oled聲學傳感器可以柔性化，可應用於柔性電子以及電子皮膚方向。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理並包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本公開並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本公開的範圍僅由所附的權利要求來限制。