CN108831828B - 可应用于多种表面的柔性电子器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可应用于多种表面的柔性电子器件及其制备方法，该柔性电子器件的制备方法包括：在第一衬底上制备图案化的导电电极层，其中所述第一衬底具有可调节的表面能和粘弹性；把所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上，其中第二衬底为柔性衬底；在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一个或多个功能层，以改善了转印过程中组件的完整性容易被破坏的问题，从而改善转印技术的质量，简易地制备出柔性电子器件，节约制备成本。

Description

可应用于多种表面的柔性电子器件及其制备方法

技术领域

本发明实施例涉及柔性电子器件技术领域，尤其涉及可应用于多种表面的 柔性电子器件及其制备方法。

背景技术

基于低维材料的柔性电子器件由于其具有可弯折、适用于溶液态制程和高 灵敏度等优点，在可穿戴式传感器的应用中受到广泛关注。纳米半导体材料与 其相对应的体材料相比，具有更高的表面-体积比，因而对环境因素如光、电、 热、湿度、磁场等变化的感应更加敏感，非常适合于传感器的制备。另外，目 前传统的透明电极氧化铟锡价格较高且易脆裂，而金属纳米线具有可弯折、导 电性佳和透光率较高等优点，目前金属纳米线被认为替换氧化铟锡作为透明电 极而被应用于柔性电子器件的制备中。因此，运用半导体纳米材料搭配金属纳 米线电极制备柔性电子器件受到广泛的关注和研究。

转印技术作为基于纳米材料的柔性电子器件的制备技术之一，是将原衬底 上的目标组件通过一个粘弹性***转移到目标衬底的方法。转印技术需要考虑 各接触面的表面能、表面粗糙度以及粘附的动力学控制。为了保证目标组件顺 利转印到目标衬底上，通常会在转印过程中引入胶黏剂，但液态胶黏剂可能会 与原衬底形成强粘接，目标组件部分转印到目标衬底中，导致目标组件被破坏， 转印失败，或固化的胶黏剂失去粘性无法将目标组件转印到目标衬底上，从而 导致转印不成功。

发明内容

本发明提供可应用于多种表面的柔性电子器件及其制备方法，以实现运用 转印技术的简易、完整地制备柔性电子器件，简易便捷地实现柔性传感器的可 穿戴。

第一方面，本发明实施例提供了一种柔性电子器件的制备方法，所述制备 方法包括：

在第一衬底上制备图案化的导电电极层，其中，所述第一衬底具有可调节 的表面能和粘弹性；

将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上，其中，第二衬底为柔性衬 底；

在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一层个或多层个功能 层，其中，所述功能层包括光学、力学、电学、化学、温度、气体、湿度、声 学的传感功能材料以及应用于电子纸的电泳材料。

第二方面，本发明实施例还提供了一种柔性电子器件，所述柔性电子器件 包括：第二衬底、粘附层、导电电极层和功能层，其中，

所述第二衬底为柔性衬底，所述第二衬底的一面或两面具有制备有粘附层；

所述导电电极层位于所述粘附层上，其中所述导电电极层为图案化的导电 电极层；

所述功能层位于所述导电电极层上，所述功能层有一个或多个。

本发明实施例提供的可应用于多种表面的柔性电子器件及其制备方法，运 用具有粘附层的第二衬底，简易完整地把制备在具有粘弹性的第一衬底上的导 电电极层转移到第二衬底上，再在该导电电极层上覆盖一个或多个功能层，用 于测量外界物理量的变化。由此，很好地改善了转印过程中器件的完整性容易 被破坏的问题，从而改善转印技术的质量，简易地制备出柔性电子器件，节约 制备成本。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种柔性电子器件的制备方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的将导电电极层转移到第二衬底的粘附层上的 示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种柔性电子器件的制备方法的第一流程 图；

图4是本发明实施例二提供的一种柔性电子器件的制备方法的第二流程 图；

图5是本发明实施例二提供的一种柔性电子器件的制备方法的第三流程 图；

图6是本发明实施例三提供的一种柔性电子器件的制备方法的流程图；

图7是本发明实施例四提供的一种柔性电子器件的制备方法的流程图；

图8是本发明实施例五提供的一种柔性电子器件的结构示意图；

图9是本发明实施例五提供的一种柔性电子器件的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

实施例一

需要说明的是，本发明实施例所述的溶液态制程，是指制备柔性电子器件 中的各个膜层时使用的各种溶液的方法的总称，例如，溶液态制程可以包括旋 涂法、刮涂法、电喷涂布法、狭缝式涂布法、条状涂布法、浸沾式涂布法、滚 筒式涂布法、喷墨印刷法、喷嘴印刷法、凸板印刷法等。具体地，这些溶液态 制程属于现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况具体选择制备过程中的 各个参数，本发明实施例对于其每种方法的具体操作过程不再详细描述。

还需要说明的是，本发明实施例中所述的磁控溅射、真空热蒸镀、有机气 相沉积等真空制程方法也属于现有技术，本领域技术人员可以根据实际情况具 体选择制备过程中的各个参数，本发明实施例对于其具体操作过程不再详细描 述。

图1是本发明实施例一提供的一种柔性电子器件的制备方法的流程图，如 图1所示，该方法包括以下步骤：

S110、在第一衬底上制备图案化的导电电极层。

在本实施例中，第一衬底为具有可调节的表面能和粘弹性的特点。第一衬 底可以为聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)衬底，PDMS衬底具 有好的粘弹性和良好的化学惰性；PDMS表面能低，具有疏水的性质，从而使 得在其表面制备的导电电极层容易被撕下来而不破坏其完整性，经过亲水性处 理后，PDMS的表面能改变，有疏水变为亲水。粘弹性是指高分子聚合物由于 长链结构和大分子运动的性质而对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双重 特性，PDMS作为一种高分子聚合物，具有良好的粘弹性，能较好粘附在其表 面制备的导电电极层，而当需要将导电电极层剥离时，其具有的弹性也可确保 在剥离动作时导电电极层不至于被撕破。当PDMS纯净物与固化剂按照不同的 比例混合后烘干，可以得到粘弹性不同的PDMS衬底。

当然在具体实施例中，该第一衬底还可以为其他具有粘弹性和可调节表面 能等特点的衬底材料，当第一衬底为具有粘弹性和表面能低而疏水时，可通过 紫外光、臭氧和/或等离子体处理改变该第一衬底的表面能，获得亲水区域；当 第一衬底为具有粘弹性和表面能高而亲水时，可通过疏水化处理改变第一衬底 的表面能，获得疏水区域。当用其他材料作为第一衬底时，材料的表面能应较 低，在使用紫外光、臭氧和/或等离子体处理以改变该材料的表面能后，在该第 一衬底上形成图案化的亲水区域。当在该第一衬底上均匀涂布导电材料，则会 在亲水区域上形成导电电极层，非亲水区域则不形成导电电极层，使得导电电 极层在第一衬底表面容易成膜而剥离时不易被破坏。本实施例只是以导电电极 层作为例子以解释在第一衬底上制备器件的过程，还可以用相同的原理在第一 衬底上制备其他的器件，如功能层等。

在本实施例中，以纳米银线为导电电极材料，采用旋涂法在第一衬底上制 备导电电极层。首选把带有图形化亲水区域的PDMS衬底固定在旋涂机上，在 PDMS衬底中央滴上纳米银分散液，以2500转/分钟的速度旋转，在PDMS衬 底上形成纳米银导电层，将带有导电层的PDMS衬底放置在热板上以70℃烘干， 使得纳米银分散液中的分散剂完全蒸发，完成导电电极层在第一衬底上的图案 化制备。该图案化的导电电极层可以为叉指型图案化导电电极层，使用叉指型 图案化导电电极层的好处在于，该导电电极层由一对如指状或梳状的相互面对 且交错的叉指型平行电极共同形成于在同一个平面上而构成，而不需要在后续 的实验中在功能层的另一侧再制备一个电极层，以简约制备流程和节省制备成 本。

在本实施例中，导电电极层的制备不限于旋涂法，还可以用其他的溶液态 制备的方法，如刮涂、浸涂、喷墨打印，也可以是使用真空制程的方法，例如： 磁控溅射、有机气相沉积和热蒸镀等。使用溶液态制备方法具有制备流程简单、 成本低、可大面积制备等优点，具有更大的市场价值；使用真空制程具有均匀 性佳等优点，但是成本高，对环境的洁净度高等限制。

S120、将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上。

其中，第二衬底为柔性衬底，第二衬底上具有粘附层，其中该粘附层具有 良好的胶黏性。优选的，该粘附层的材料可以为光学透明胶(Optically Clear Adhesive，OCA)，OCA胶具有良好的胶黏性，无色透明、光透过率高等特点， 是作为粘附层的优选材料之一。

其中，该导电电极层中的导电材料呈网状结构分布，导电电极层的材料为 纳米银线、纳米金线、纳米铜线等纳米线导电材料，或纳米碳管等纳米管状导 电材料，这些材料在衬底上均匀成膜后形成网络状的结构分布，使得粘附层上 未被网状结构的导电材料覆盖的区域对功能层具有粘附性，使得制备在第三衬 底上的功能层能够顺利转印到导电电极层上。当然，导电电极层的材料也可以 为纳米颗粒导电材料，当该导电电极材料为纳米颗粒形状时，该导电电极层为 图案化的电极层，从而使得未被导电电极层覆盖的粘附层有足够的区域与功能 层接触，从而使得功能层能够完整粘附到导电电极层和粘附层上，顺利完成转 印。

图2是本发明实施例一提供的将导电电极层转移到第二衬底的粘附层上的 示意图，如图2所示，将具有粘附层3的第二衬底4覆盖在制备有导电电极层 2的第一衬底1上，并使第二衬底4的粘附层3和第一衬底1上的导电电极层2 紧密贴合，以使导电电极层2完全被第二衬底4上的粘附层3粘附，在把具有 粘附层3的第二衬底4从第一衬底1上剥离。由于第二衬底4上的粘附层3对 导电电极层2的粘附力大于第一衬底1对导电电极层2的粘附力，使得在剥离 过程中，原本位于所述第一衬底1上的导电电极层2(图2虚线表示)完整地 转移到第二衬底4的粘附层3上，而不破坏导电电极层2的完整性。其中，粘 附层3的大小应大于或等于导电电极层2的大小。

需要说明的是，在本发明实施例中采用转印技术将导电电极层转移到第二 衬底的粘附层上，其中，第二衬底为胶带。胶带本身自带有光学透明胶等粘附 层，该胶带可以为单面胶带或双面胶带。

优选的，第二衬底4为柔性衬底，该柔性衬底的材料可以为聚对苯二甲酸 乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸酯、 聚丙烯腈、聚醚醚酮、聚醚砜、乙烯醇、聚碳酸酯、聚甲醛树脂、聚氨酯、聚 烯烃、聚乙烯类、金属箔片、超薄玻璃、纸质衬底、丝织物材料或生物复合材 料等，当然，第二衬底为刚性衬底时也不影响本技术方案的实施。

S130、在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一个或多个功能 层。

其中，功能层包括光学、力学、电学、化学、温度、气体、湿度、声学的 传感功能材料以及应用于电子纸的电泳材料，该功能层主要为功能材料，该功 能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料， 可用于检测环境中物理、化学、生物等环境因素的变化，通过将不可测量的环 境变量转换为可测量的物理量，实现能量之间的转换，具体可制备成光学探测 器、压力传感器、湿度传感器、温度传感器等。

在导电电极层上覆盖功能层，使得导电电极层和功能层良好接触，该功能 层可以是通过第三衬底制备后转移到导电电极层，也可以是直接在导电电极层 上制备。

示例性的，以纸基电子纸为柔性电子器件进行说明，其中，第二衬底为纸 基衬底，功能层为电子纸电泳材料。该纸基衬底的至少一面上具有粘附层，在 第一衬底，如PDMS衬底上制备出导电电极层，该导电电极层可以为面电极层， 也可以为图案化的电极层，并将该导电电极层转印到纸基衬底的粘附层上。再 在第三衬底如PDMS衬底上制备出电泳材料层，将该电泳材料层转印到纸基衬 底上，此后在转移到纸基衬底上的电泳材料层上覆盖另一层导电电极层，在第 一衬底上制备出导电电极层和功能层，利用第一衬底的可调节表面能和具有粘 弹性的性质，使得导电电极层和功能层在第一衬底表面成膜，剥离时不易被破坏，从而实现运用转印技术质量高而快捷的方式制备出纸基电子纸柔性器件。

在本发明实施例提供了一种柔性电子器件的制备方法，通过将导电电极层 制备在具有粘弹性的第一衬底上，通过第二衬底上的具有良好粘附性的粘附层 把导电电极层完整地转移到第二衬底上，再在已转移到所述粘附层上的所述导 电电极层上覆盖一个或多个功能层，由此很好地改善了转印的质量，改善了器 件在转印过程中的完整性，从而简化了器件制备的流程、节约制造成本。

需要说明的是，该柔性电子器件的制备方法还包括：先将一个或多个功能 层转移到第二衬底上的粘附层上，再将导电电极层转移到第二衬底上的功能层 上，只要满足先覆盖有功能层的第二衬底上的粘附层上有足够的空间与导电电 极层接触，导电电极层与粘附层紧密贴合，使得导电电极层能够完整转印到第 二衬底上，并不局限于上述实施例中先将导电电极层转移到第二衬底的粘附层 上，再在该导电电极层上覆盖一个或多个功能层的制备顺序。

在上述实施例的基础上，所述在第一衬底上制备图案化的导电电极层的步 骤S110还可以包括以下步骤：

S1101、在所述第一衬底上放置掩膜版。

其中，该掩膜版的曝光区域的图案对应着导电电极层的图案。

S1102、采用紫外臭氧或等离子体对所述第一衬底进行处理，改变所述第一 衬底的曝光区域的亲疏水性，在所述第一衬底的曝光区域形成亲水性区域。

由于经过紫外、臭氧或等离子体处理后，在第一衬底表面的曝光区域发生 化学反应而产生亲水性基团形成亲水区域，对于非曝光区域，由于没有受到紫 外臭氧或者等离子体的处理，没有产生亲水性基团而表面能没有改变。

S1103、使用溶液态制程在所述亲水性区域均匀涂布形成图案化的导电电极 层。

由于亲水性区域富含亲水性基团，水性物质易于吸附在该区域，而对于非 曝光区域，由于不存在或只存在极少量的亲水性基团而没有吸附亲水物质。导 电材料分散在水性溶剂中，当在第一衬底上均匀涂布导电材料时，亲水区域中 的亲水性基团吸附水性物质，从而使得导电材料由于分散在水性溶剂中而被吸 附在该亲水区域，而对于非亲水区域，则没有导电材料，从而形成图案化的导 电电极层。

上述步骤具体可以为：在第一衬底上放置具有该导电电极层的图案相应的 掩膜版，把该放置有掩膜版的第一衬底放进紫外臭氧处理机或等离子体处理机 中处理预设时间，该预设时间可以为10分钟、15分钟或20分钟等，使得未被 掩膜版遮挡的第一衬底上的曝光区域的性质由疏水变为亲水，由表面能低变为 表面能高，在该第一衬底的曝光区域形成图案化的亲水性区域。在第一衬底上 均匀涂布导电材料，导电材料被吸附在亲水性区域，从而形成图案化的导电电 极层。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的一种柔性电子器件的制备方法的第一流程 图，本实施例提供的制备方法是在上述实施例的基础上进行具体化。具体的， 该制备方法包括以下步骤：

S210、在第一衬底上制备图案化的导电电极层。

S220、将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上。

其中，步骤S210和S220和上述实施例中的步骤S110和S120相同，在此 不再赘述。

S230、在第三衬底上制备一个或多个功能层，将所述一个或多个功能层转 移到所述粘附层上的所述导电电极层。

在第三衬底上使用溶液态制程或真空制程制备一个或多个功能层，其中， 第三衬底可以与第一衬底相同，也可以与第一衬底不同，优选的，第三衬底为 与第一衬底化学性质相同的材料作为衬底。其中，第三衬底具有疏水性质，在 第三衬底上使用刮涂、旋涂等溶液态制程的方法，或热蒸镀等真空制程等方法， 制备一个或多个功能层，由于该第三衬底具有疏水的性质，功能层容易从第三 衬底上玻璃，将该功能层紧密覆盖在第二衬底上的导电电极层上，其中该导电 电极层上的功能层可以是一个，也可以是多个。可选的，导电电极层上水平覆 盖一个或多个功能层，以实现在同一个导电电极层的不同区域制备不同的功能 层，以实现多种传感器件的集成。

示例性的，本实施例以硫化镉感光层为例以解释功能层的制备。本实施例 以硫化镉纳米线为功能材料，以阳极氧化铝(AAO)为衬底。首先，以纳米孔 径结构为200纳米的AAO膜被十八烷基三氯硅烷(分子式：C₁₈H₃₇Cl₃Si， Octadecyltrichlorosilane，OTS)预改性形成疏水性表面。一定浓度的硫化镉分 散液稀释在乙醇中，并取适量的该稀释后的硫化镉分散液滴在该经过OTS疏水 处理后的AAO模板中，该AAO模板放置在真空过滤器中，实现真空抽滤硫化 镉纳米线成膜，再在成膜的硫化镉纳米线上均匀滴上PDMS，由于PDMS是粘 稠状的液体，静置后会自行均匀成膜，待到PDMS烘干成膜后，将粘附有硫化 镉纳米线的PDMS膜从AAO模板上撕下来，由于AAO模板已做疏水化处理和 PDMS具有粘弹性，硫化镉感光层被完整的从AAO模板上剥离，将该硫化镉感 光层覆盖在第二衬底上的导电电极层上，让硫化镉感光层与导电电极层紧密贴 合，至此，硫化镉纳米线感光层作为功能层已经制备在导电电极层上。如果控 制功能层的大小，以相同的方法制备压力传感层、湿度感应层等，把多个功能 层水平放置在导电层的不同区域，以实现集成多种功能的柔性传感器件，也可 以把多个功能层层叠在导电电极层上。

在上述实施例的基础上，图4是本发明实施例二提供的一种柔性电子器件 的制备方法的第二流程图，如图4所示，该制备方法中的步骤S230可以具体为：

S2301、在第三衬底上制备一个或多个功能层，将所述功能层与带有导电电 极层的所述粘附层紧密贴合，将所述一个或多个功能层转移到所述粘附层上的 所述导电电极层上。

采用溶液态制程或真空制程在第三衬底上制备出一个或多个功能层，采用 转印技术将第三衬底上的功能层转移到第二衬底上的导电电极层上。将第三衬 底上的一个或多个功能层与带有导电电极层的粘附层紧密贴合，由于导电电极 层为图案化电极层，且该导电材料成网状结构分布，因此第三衬底上的功能层 与粘附层能够完好地紧密贴合，且功能层与粘附层之间的结合力大于功能层与 第三衬底之间的结合力，使得第三衬底上的一个或多个功能层顺利完整地转移 到粘附层上的导电电极层上。

在上述实施例的基础上，图5是本发明实施例二提供的一种柔性电子器件 的制备方法的第三流程图，如图5所示，该制备方法中的步骤S230可以具体为：

S2302、在第三衬底上制备一个或多个功能层，将所述功能层从所述第三衬 底上剥离，将所述功能层覆盖在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上。

采用溶液态制程或真空制程在第三衬底上制备出一个或多个功能层，采用 分离技术将一个或多个功能层从第三衬底上玻璃，并将该一个或多个功能层覆 盖在第二衬底上的导电电极层上。由于导电电极层为图案化电极层，且该导电 材料成网状结构分布的纳米线或纳米管，第三衬底上的功能层与粘附层能够完 好地紧密贴合，并覆盖在粘附层上的导电电极层上。其中，本实施例所采用的 分离技术为现有技术，在此不再赘述。

本发明实施例通过在第一衬底上制备图案化的导电电极层，将所述导电电 极层转移到第二衬底的粘附层上，在第三衬底上制备一个或多个功能层，将所 述一个或多个功能层转移到所述粘附层上的所述导电电极层，以实现运用转印 技术的简易、完整地制备柔性电子器件，简易便捷地实现柔性传感器的可穿戴。

实施例三

图6是本发明实施例三提供的一种柔性电子器件的制备方法的流程图，本 实施例提供的制备方法是在上述实施例的基础上进行具体化。具体的，该制备 方法包括以下步骤：

S310、在第一衬底上制备图案化的导电电极层。

S320、将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上。

其中，步骤S310和S320和上述实施例中的步骤S110和S120相同，在此 不再赘述。

S330、在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上通过溶液态制程或真 空制程制备一个或多个功能层。

在此实施例中，功能层的制备不采用转印技术从另一衬底上转移到导电电 极层上，而是直接在导电电极层上制备出一个或多个功能层。示例性的，可以 在第二衬底上的导电电极层上采用溶液态制程或真空制程一个或多个功能层， 如温度传感层、感光层和压力传感层等。

本发明实施例通过在第一衬底上制备图案化的导电电极层，将所述导电电 极层转移到第二衬底的粘附层上，在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层 上通过溶液态制程或真空制程制备一个或多个功能层，以实现运用转印技术的 简易、完整地制备柔性电子器件，简易便捷地实现柔性传感器的可穿戴。

实施例四

图7是本发明实施例四提供的一种柔性电子器件的制备方法的流程图，如 图7所示，该制备方法包括以下步骤：

S410、在第一衬底上制备图案化的导电电极层。

步骤S410和步骤S110相同，在此不再赘述。

S420、在第二衬底上制备水氧阻隔层。

在所述第二衬底和所述粘附层之间制备水氧阻隔层，以阻隔水、氧气和杂 质等进入所述柔性电子器件内部，其中，水氧阻隔层可以为聚偏氟乙烯(PVDC)、 乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯类、以及聚酰亚胺(PI)等。

需要说明的是，步骤S420并非是必须的，当第二衬底上的粘附层具有水氧 阻隔的作用时，该粘附层同时充当着水氧阻隔层；在第二衬底上制备粘附层时， 通过添加填料或其他高分子材料，使得粘附层具有粘附的性质的同时具有良好 的水氧阻隔能力。当粘附层的材料没有水氧阻隔的作用时，可以在第二衬底4 和粘附层3之间制备一层水氧阻隔层，执行步骤S420。示例性的，当

S430、在所述第二衬底的至少一个表面上制备粘附层。

其中，该粘附层的材料可以光学胶(Optically Clear Adhesive，OCA胶)、 瞬间胶、环氧树脂粘结胶水、厌氧胶水、紫外线光固化胶水，热熔胶、压敏胶 和乳胶等具有粘附力的材料，可以采用旋涂、刮涂等方式在第二衬底上制备均 匀的粘附层。

需要说明的是，步骤S430并非是必须的，当所使用的第二衬底上已经具备 有粘附层，则不需要再制备粘附层，其中，第二衬底可以是透明胶带或双面胶 带等具有光学透明胶的柔性衬底。

S440、将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上。

S450、在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一个或多个功能 层。

步骤S440和S450与实施例一的步骤S120和S130相同，在此不再赘述。

S460、在所述功能层上制备封装保护层，覆盖所述第二衬底、所述粘附层、 导电电极层和所述功能层。

所述功能层上制备封装保护层，覆盖所述第二衬底、所述粘附层、导电电 极层和所述功能层，以封装保护整个所述柔性电子器件，其中，封装保护层可 以为聚偏氟乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚酰胺(PA)、 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯类、以及 聚酰亚胺(PI)等。

需要说明的是，第一衬底和第二衬底可以分开独立制备，故上述步骤S310、 S320和S330的顺序可以不同。

在本发明实施例提供了一种柔性电子器件的制备方法，通过将导电电极层 制备在具有粘弹性的第一衬底上，在第二衬底上制备水氧阻隔层和粘附层，通 过具有良好粘附性的粘附层把导电电极层完整地转移到第二衬底上，再在已转 移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一个或多个功能层，在所述功能层 上制备封装保护层，由此很好地改善了转印的质量，改善了转印图案的完整性， 从而简化了器件制备的流程、节约制造成本。

实施例五

根据本发明的第二方面，本发明实施例还提供了一种柔性电子器件。图8 是本发明实施例五提供的一种柔性电子器件的结构示意图，如图8所示，根据 上述实施例所提供的方法所制备的柔性电子器件。该柔性电子器件包括：第二 衬底4、粘附层3、导电电极层2和功能层5。其中，所述第二衬底4为柔性衬 底，所述第二衬底4的一面或两面具有制备有粘附层3；所述导电电极层2位 于所述粘附层4上，其中，所述导电电极层2为图案化的导电电极层；所述功 能层5位于所述导电电极层2上，所述功能层5有一个或多个。如图8所示， 该柔性电子器件的一个功能层完整覆盖在导电电极层的上方，当然，多个功能 层可以层叠起来以实现一个柔性电子器件集成有多种传感功能。图9是本发明 实施例五提供的一种柔性电子器件的另一结构示意图。如图9所示，该柔性电 子器件的一个功能层局部覆盖在导电电极层的上方，多个功能层覆盖在同一个 导电电极层的不同区域的上方，该多个功能层可以是实现同一功能的功能层， 或不同功能的功能层，以实现在同一个柔性电子器件上集成多种传感功能。

其中，将导电电极层制备在第一衬底上，其中，该第一衬底具有可调节的 表面能和粘弹性，通过第二衬底上的具有良好粘附性的粘附层把导电电极层完 整地转移到第二衬底上，再在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖 一个或多个功能层。

其中，该导电电极层中的导电材料呈网状结构分布，导电电极层的材料为 纳米银线、纳米金线、纳米铜线等纳米线导电材料，或纳米碳管等纳米管状导 电材料，这些材料在衬底上均匀成膜后形成网络状的结构分布，使得粘附层上 未被网状结构的导电材料覆盖的区域对功能层具有粘附性，使得制备在第三衬 底上的功能层能够顺利转印到导电电极层上。

可选的，所述导电电极层2的材料可以为金属、石墨烯、碳纳米管等具有 导电性能的材料，其材料的形状可以为纳米颗粒、纳米线、纳米管或纳米块等， 当所述纳米材料为纳米颗粒时，该导电电极层为图案化的电极层，从而使得功 能层能够完整粘附到导电电极层和粘附层上。

可选的，所述第二衬底4的材料可以为：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚醚 醚酮、聚醚砜、乙烯醇、聚碳酸酯、聚甲醛树脂、聚氨酯、聚烯烃、聚乙烯类、 金属箔片、超薄玻璃、纸质衬底、丝织物材料或生物复合材料等柔性衬底，当 然也可以是刚性衬底。

可选的，当功能层5为多个时，多个功能层5层叠设置于导电电极层2上， 或，多个功能层5水平设置于导电电极层2的不同区域上

本发明实施例提供了一种柔性电子器件，包括第二衬底、粘附层、导电电 极层和功能层，其中，该第二衬底为柔性衬底，第二衬底的一面或两面具有制 备有粘附层，导电电极层位于所述粘附层上，导电电极层为图案化的导电电极 层，位于所述导电电极层上，功能层有一个或多个，由此很好地改善了转印的 质量，改善了转印图案的完整性，从而简化了器件制备的流程、节约制造成本。

可选的，所述功能层5包括光学、力学、电学、化学、温度、气体、湿度、 声学的传感功能材料以及应用于电子纸的电泳材料，如光探测、加速度检测、 电感应、气体检测、温度检测、湿度检测和声音感测等功能，可以为对环境中 的光、电、磁、热、化学、生化等因素变化有感应功能，可以制备出光学传感 器、力传感器、温度传感器、湿度传感器、化学传感器和纸基电子纸器件等。

在上述实施例的基础上，该柔性电子器件还可以包括：位于所述第二衬底 4和粘附层3之间的水氧阻隔层。需要说明的是，当第二衬底上的粘附层具有 水氧阻隔的作用时，该粘附层同时充当着水氧阻隔层，即此时不需要再制备水 氧阻隔层，当粘附层的材料没有水氧阻隔的作用时，可以在第二衬底4和粘附 层3之间制备一层水氧阻隔层。示例性的，当该柔性电子器件为纸基电子纸时， 由于纸衬底的水氧阻隔能力较弱，而普通的光学透明胶作为粘附层不具有高水 氧阻隔能力，因此为了让纸基电子纸柔性器件能够正常工作，需要在纸衬底和 粘附层之间，或者在纸衬底没有粘附层的另一面上制备出水氧阻隔层，从而保证纸基电子纸的正常工作。

在上述实施例的基础上，该柔性电子器件还包括：封装保护层，所述封装 保护层位于所述功能层上并覆盖所述第二衬底4、所述粘附层2、导电电极层2 和所述功能层5。

在本发明的的一个优选实施例中，该柔性电子器件利用无线充电模块、柔 性电池和/或自带太阳能电池对所述柔性电子器件进行充电。在该实施例中，无 线充电模块是现有技术。将柔性电子器件中电池为柔性电池，嵌入到该柔性电 子器件中，通过该无线充电模块给柔性电池充电，可实现随时随地充电。示例 性的，该柔性电子器件还可以包括自带的太阳能电池，将外界的太阳能转换为 电能，通过太阳能辅助供电，从整体而言，该柔性电子器件具有质小体轻、方 便携带和节能等特点，可实现随时随地利用。

在上述实施例的基础上，该柔性电子器件具有至少一面粘附层，可实现将 柔性传感器方便地黏贴在人体皮肤、被检测设备和仪器上，将该柔性电子器件 粘贴于规则或不规格的表面上，可应用于多种物体的表面，实现功能的测试测 量，无需额外的固定装置，而且使用本发明所提供的制备方法可实现低成本大 面积制备柔性电子传感器，该柔性电子器件集成多种传感功能，具有质轻、体 小和多功能化等特点。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，但本发明的保护 范围并不局限于此。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实 施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想 到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围 由所附的权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种柔性电子器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

在第一衬底上通过溶液态制备方法制备图案化的导电电极层，在所述第一衬底的亲水区域上形成导电电极层，非亲水区域不形成导电电极层；其中，所述导电电极层为叉指型图案化导电电极层，该导电电极层由指状或梳状的、相互面对且交错的叉指型平行电极共同形成于所述第一衬底上而得到，所述第一衬底具有可调节的表面能和粘弹性；通过紫外光、臭氧、等离子体处理以及疏水化处理中的至少一者改变所述第一衬底的表面能；

将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上，其中，第二衬底为柔性衬底；所述导电电极层中的导电材料呈网状结构分布；

在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一个或多个功能层，利用所述粘附层上未被网状结构的导电材料覆盖的区域对功能层具有粘附性，使得预先在第三衬底上制备得到的所述功能层从所述第三衬底转印到所述导电电极层上；其中，所述功能层包括光学、力学、电学、化学、温度、气体、湿度、声学的传感功能材料以及应用于电子纸的电泳材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上，包括：

将具有粘附层的所述第二衬底覆盖在所述第一衬底上，并使第二衬底的粘附层和第一衬底上的导电电极层紧密贴合；

将具有粘附层的所述第二衬底从第一衬底上剥离，使得原本位于所述第一衬底上的导电电极层转移到所述第二衬底的粘附层上。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一个或多个功能层，包括：

在第三衬底上制备一个或多个功能层，将所述一个或多个功能层转移到所述粘附层上的所述导电电极层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将所述一个或多个功能层转移到所述粘附层上的所述导电电极层，包括：

在第三衬底上制备一个或多个功能层，将所述功能层与带有导电电极层的所述粘附层紧密贴合，将所述一个或多个功能层转移到所述粘附层上的所述导电电极层上；或，

在第三衬底上制备一个或多个功能层，将所述功能层从所述第三衬底上剥离，将所述功能层覆盖在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上覆盖一个或多个功能层，还包括：

在已转移到所述粘附层上的所述导电电极层上通过溶液态制程或真空制程制备一个或多个功能层。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在第一衬底上制备图案化的导电电极层，包括：

在所述第一衬底上形成图案化的亲水性区域，使用溶液态制程在所述亲水性区域均匀涂布形成图案化的导电电极层。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一衬底上形成图案化的亲水性区域，具体为：

在所述第一衬底上放置掩膜版；

采用紫外光、臭氧和/或等离子体对所述第一衬底进行处理，改变所述第一衬底的曝光区域的亲疏水性，在所述第一衬底的曝光区域形成亲水性区域。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述导电电极层转移到第二衬底的粘附层上之前，还包括：

在所述第二衬底的至少一个表面上制备粘附层。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

在所述第二衬底和所述粘附层之间制备水氧阻隔层。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

在所述功能层上制备封装保护层，覆盖所述第二衬底、所述粘附层、导电电极层和所述功能层。

11.一种柔性电子器件，其特征在于，利用如权利要求1所述的柔性电子器件的制备方法所制备得到，所述柔性电子器件包括：第二衬底、粘附层、导电电极层和功能层，其中，

所述第二衬底为柔性衬底，所述第二衬底的一面或两面制备有粘附层；

所述导电电极层位于所述粘附层上，其中，所述导电电极层为图案化的导电电极层；

所述功能层位于所述导电电极层上，其中，所述功能层有一个或多个。

12.根据权利要求11所述的柔性电子器件，其特征在于，当所述功能层为多个时，多个所述功能层层叠设置于所述导电电极层上，或，多个所述功能层水平设置于所述导电电极层的不同区域上。

13.根据权利要求11所述的柔性电子器件，其特征在于，所述柔性电子器件还包括：

水氧阻隔层，所述水氧阻隔层位于所述第二衬底和粘附层之间。

14.根据权利要求11所述的柔性电子器件，其特征在于，所述柔性电子器件还包括：

封装保护层，所述封装保护层位于所述功能层上并覆盖所述第二衬底、所述粘附层、导电电极层和所述功能层。

15.根据权利要求11-14任一项所述的柔性电子器件，其特征在于，所述柔性电子器件利用无线充电模块、柔性电池和/或自带太阳能电池对所述柔性电子器件进行充电。

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