一种防伪用电子器件的制作方法

1.本发明属于显示及太阳能电池器件的产品设计及制造。具体涉及一种防伪用电子器件。


背景技术：

2.目前，随着人们生活水平的不断提高，人们对高档消费品及奢侈品的需求日益强劲。但由于受到利益的驱使，各种高档产品不断被爆出以次充好的伪造品的情况，以及采用完全相同的外包装并附有防伪条码的假冒伪劣产品，造假方式层出不穷，正规渠道销售的产品的销售量及市盈率受到极大的冲击，对正规企业造成了极大的经济损失和名誉损害。鉴于这种不正当的社会风气日益盛行，正规的生产企业对于自己生产的产品的防伪识别技术提出了更高的要求。目前，一种采用新型显示技术器件作为识别产品真伪的辅助性产品，正在逐渐走入人们的视野。例如，生产企业可以在产品出货的原始包装中，附送一种事先写入了产品信息等防伪编码或防伪图案的超薄显示器。这种显示器及预置的显示信息与产品是一一对应的，并且无法通过简单的方式就能够破解相关信息，从而极大的提高了产品的防伪技术门槛。随着科技的进步，对于高档消费品及奢侈品的防伪级别提升，也已经发展到了更高的水平。急需研制出更先进的防伪技术，提高防伪器件的防伪水平。


技术实现要素：

3.本发明针对上述现有技术的不足，提出一种更先进的防伪技术，采用更高级的有机电子学技术，将有机发光、发电及显示技术同时集成到一个电子器件内。该器件不仅外形轻薄，并且无法通过其它类型的显示器件替代来以假乱真。只有掌握相关高新技术并具备量产能力的极少数量企业才能够制作出来。
4.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提出：一种防伪用电子器件，包括基板，基板包括a区域、b区域、c区域和d区域；其中，a区域内设置太阳能电池器件，b区域内设置电致发光器件，c区域为光致发光显示区，d区域为静电图案显示区；太阳能电池器件与电致发光器件设于基板的同一表面或相对设置于基板的正面和反面；太阳能电池器件包括层叠设置的阳极层a、空穴传输层a、活性层a、电子传输层a及阴极层a；电致发光器件包括层叠设置的正极层b、空穴注入层b、空穴传输层b、发光层b、电子传输层b、电子注入层b及负极层b；太阳能电池器件的阳极层a和阴极层a分别与电致发光器件的正极层b和负极层b相对连接；静电图案显示区包括电荷产生层d和空穴传输层d；太阳能电池的阳极层a和阴极层a分别与静电图案显示区的空穴传输层d的两端电性连接。
5.作为优选的技术方案，光致发光显示区内设有oled器件或有机变色油墨。
6.作为优选的技术方案，静电图案显示区的空穴传输层d外设有包封层d，包封层d的材料为透明的无机透明材料或非极性有机高分子材料；包封层d与空穴传输层d之间填充有碳粉颗粒、硒粉颗粒、由重掺杂的无机半导体材料研磨成的颗粒或有色高分子极性树脂颗粒中的一种或多种；碳粉颗粒、硒粉颗粒、由重掺杂的无机半导体材料研磨成的颗粒或有色
高分子极性树脂颗粒的粒径为0.01～10μm。
7.作为优选的技术方案，太阳能电池器件的阳极层a或阴极层a延伸至接近静电图案显示区；包封层d与电荷产生层d和空穴传输层d呈非接触状态的环形分布。
8.作为优选的技术方案，基板为玻璃或聚合物型透明基材；或为各类纸质基材或纸质材料与高分子材料复合而成的不透明基材。
9.作为优选的技术方案，太阳能电池器件的阴极层a为透明材质时，太阳能电池器件与电致发光器件为层叠结构设置，设置于基板的一侧表面；太阳能电池器件的阳极层a与电致发光器件的正极层b相连接，太阳能电池器件的阴极层a和电致发光器件的负极层b共用一个电极层。
10.作为优选的技术方案，基板为透明材质时，太阳能电池器件层叠设置于基板上，电致发光器件层叠设置于太阳能电池器件上，用户透过基板获得显示信息。
11.作为优选的技术方案，基板为不透明材质时，电致发光器件层叠设置于基板上，太阳能电池器件层叠设置于电致发光器件上，用户透过太阳能电池器件的阳极层a一侧获得显示信息。
12.作为优选的技术方案，太阳能电池器件与电致发光器件相对设置于基板的正面和反面，通过fpc将太阳能电池器件与电致发光器件相连接。
13.作为优选的技术方案，防伪用电子器件以金属或合金片、玻璃或有机高分子材料进行封装，延长器件寿命。
14.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：(1)本发明将太阳能电池器件与电致发光显示器件集合在一个电子器件上，在进行产品真伪验证时，晴朗的白天在室内靠近透明的玻璃窗，或在室内照明情况下采用普通的手电筒照射器件表面时，太阳能电池就可以吸收足够的光能发电，并利用转化的电能驱动电致发光器件发光显示，实现防伪图案显示；(2)为了实现更高级别的防伪功能，该电子器件还设置光致发光显示区域和静电图案显示区域等先进的功能，光致发光显示区设有oled器件结构或采用有机变色油墨，在受到短波紫外光照射时，会激发出大于吸收光波长的有色光，如红色光或绿色光；将任意不透光的图案貼附于静电图案显示区表面，将太阳能电池置于照度在1000lux的光源下照射，同时，采用uv光照射静电显示区覆盖物的图案，然后撤掉uv光及覆盖物，上下左右或颠倒防伪器件，此时，在静电显示区域将呈现出与覆盖物上完全相同的图案，进而实现更高级别的防伪功能。
附图说明：
15.图1本发明实施例提出的一种防伪用电子器件结构示意图；
16.图2本发明实施例提出的静电图案显示区与太阳能电池器件的结构示意图；
17.图3本发明实施例提出的静电图案显示区与太阳能电池器件的另一种结构示意图；
18.图4本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件在同一平面设置的结构示意图；
19.图5本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件在同一平面设置的另一种结构示意图；
20.图6本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件在同一平面设置加封装的结构示意图；
21.图7本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件在同一平面设置加封装的另一种结构示意图；
22.图8本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件在同一平面层叠设置的结构示意图；
23.图9本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件在同一平面层叠设置的另一种结构示意图；
24.图10本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件背靠背或背靠面的方式使用fpc连接在一起的结构示意图；
25.图11本发明实施例提出的太阳能电池器件与电致发光器件水平相邻排布使用fpc连接在一起的结构示意图；
26.附图标记说明
27.1-基板；
28.11-a区域；11'-太阳能电池器件；111-阳极层a；112-空穴传输层a；113-活性层a；114-电子传输层a；115-阴极层a；
29.12-b区域；12'-电致发光器件；121-正极层b；122-空穴注入层b；123-空穴传输层b；124-发光层b；125-电子传输层b；126-电子注入层b；127-负极层b；
30.13-c区域；
31.14-d区域；14'-静电图案显示区；141-电荷产生层d；142-空穴传输层d；143-包封层d；144-颗粒；145-开关；
32.2-封装层；
33.3-fpc。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.实施例
37.如图1所示，为本发明实施例提出的一种防伪用电子器件结构示意图。该电子器件包括基板1，基板1包括a区域11、b区域12、c区域13和d区域14。
38.a区域11内设置太阳能电池器件11'，太阳能电池器件11'包括层叠设置的阳极层a111、空穴传输层a112、活性层a113、电子传输层a114及阴极层a115。
39.其中，太阳能电池包括但不限于(opv)、钙钛矿型太阳能电池、dsc(染料敏化)太阳能电池、硫化锑(sb2s3)太阳能电池或其它光伏层在对300nm～800nm波段可有效吸收并高效转换的太阳能电池。太阳能电池，依据所选择的光伏材料体系不同，可呈现出不同的颜色(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等)。
40.b区域12内设置电致发光器件12'，电致发光器件12'包括层叠设置的正极层b121、空穴注入层b122、空穴传输层b123、发光层b124、电子传输层b125、电子注入层b126及负极层b127。
41.太阳能电池器件11'的阳极层a111和阴极层a115分别与电致发光器件12'的正极层b121和负极层b127相对连接。在进行产品真伪验证时，晴朗的白天在室内靠近透明的玻璃窗，或在室内照明情况下采用普通的手电筒照射器件表面时，太阳能电池就可以吸收足够的光能发电，并利用转化的电能驱动电致发光器件12'发光显示。
42.太阳能电池器件11'与电致发光器件12'设于基板1的同一表面或相对设置于基板1的正面和反面。
43.依据电致发光器件12'发光面积的大小和亮度的高低，其驱动电压一般在3v～15v范围内。而作为电致发光器件12'驱动电源的太阳能电池器件11'，则仅依靠自身在受到光照时产生的电力，就可实现对电致发光器件12'进行驱动，并使电致发光器件12'达到正常显示的效果，无需另外设置复杂的驱动电路。然而，一般单结太阳能电池器件11'在光照后产生的开路电压(voc)只有0.5v～1.5v，因此，为了在不增加复杂的升压电路即可实现电致发光器件12'的正常工作时，必须针对电致发光器件12'的性能予以事先评测，获得准确的驱动性能(电流、电压)要求之后，就可以按照电致发光器件12'所需的电压要求，采用多结串联的方式设定太阳能电池器件11'的结构。太阳能电池器件11'串联结数(n)的设计，需要依据各类太阳能电池在30000lux的光照下所产生的voc数据进行设计，依据下式计算得到n值：n＝v
oled
/[voc(min)*ff]。其中，v
oled
为电致发光器件12'的驱动电压；n为太阳能电池的预设串联结数；voc(min)为太阳能电池在30000lux光照下的开路电压的最小值；ff为太阳能电池在30000lux光照下的填充因子。之所以选择30000lux照度下的voc数据，是基于太阳能电池在强光下才能产生足够高的电流密度jsc(ma/cm2)，同时，为了获得足够大的电流，必须同时按照下述太阳能电池的最大输出电能公式，进行太阳能电池总面积的设定，使得pmax数据与电致发光器件12'点亮时(≥50nits)的功耗相匹配。另外，尽可能的将n结太阳能电池中的每一节的面积平均设定,进而获得满足电致发光器件12'工作时的驱动条件。
[0044]
太阳能电池器件11'的电能(最大输出功率)计算公式为：pmax＝vmax*imax＝voc*isc*ff＝ocv*jsc*spv*ff。其中，v
max
为太阳能电池的最大输出电压；i
max
为太阳能电池的最大输出电流；voc为太阳能电池的开路电压；i
sc
为太阳能电池的短路电流；j
sc
为太阳能电池输出的电流密度；spv为单结电池有效光伏面积或多结电池各节光伏电池的面积总和；ff为太阳能电池的填充因子。
[0045]
c区域13为光致发光显示区，优选的，光致发光显示区内设有oled器件或有机变色油墨。在受到短波紫外光照射时，会激发出大于吸收光波长的有色光，如红色光或绿色光。
[0046]
d区域14为静电图案显示区14'，静电图案显示区14'包括电荷产生层d141和空穴传输层d142；太阳能电池的阳极层a111和阴极层a115分别与静电图案显示区14'的空穴传输层d142的两端电性连接。
[0047]
如图2所示，为本发明实施例提出的静电图案显示区14'与太阳能电池器件11'的结构示意图。
[0048]
在实际使用过程中，需要预设一个开关145，在验证真伪时，需接通太阳能电池器件11'的阴极层a115；当完成防伪验证后，再切换至接通太阳能器件的阳极层a111，并采用二次光照的方式，消除验证过程产生的防伪图案。
[0049]
优选的，静电图案显示区14'的空穴传输层d142外设有包封层d143，包封层d143的材料为透明的无机透明材料或非极性有机高分子材料；包封层d143与空穴传输层d142之间填充有碳粉颗粒144、硒粉颗粒144、由重掺杂的无机半导体材料研磨成的颗粒144或有色高分子极性树脂颗粒144中的一种或多种；碳粉颗粒144、硒粉颗粒144、由重掺杂的无机半导体材料研磨成的颗粒144或有色高分子极性树脂颗粒144的粒径为0.01～10μm。
[0050]
优选的，太阳能电池器件11'的阳极层a111或阴极层a115延伸至接近静电图案显示区14'；包封层d143与电荷产生层d141和空穴传输层d142呈非接触状态的环形分布。
[0051]
静电图案显示区14'的显示原理：当对太阳能电池器件11'照射时，太阳能电池器件11'在光伏作用下产生电子和空穴，电子经过阴极层a115通过预设的路径流向静电图案显示区14'的空穴传输层d142，并在空穴传输层d142表面布满负电荷；而太阳能电池器件11'产生的空穴则流向阳极层a111，使得包封层d143与空穴传输层d142之间填充的碳粉颗粒144、硒粉颗粒144、由重掺杂的无机半导体材料研磨成的颗粒144或有色高分子极性树脂颗粒144的一种或多种颗粒144带正电荷。接着使用任意图案遮蔽在静电图案显示区14'的表面，即空穴传输层d142的一侧，使用uv光垂直照射图案，图案未遮蔽区域静电图案显示区14'的电荷产生层d141在uv光的照射下产生激子，并在穴传输层d02和电荷产生层d141的界面处发生解离，正电荷经过穴传输层d02内部流向穴传输层d02表面，与uv光照射区域的电子发生复合。然后手持器件上下左右摇晃，使包封在高分子材料内的带正电荷的碳粉颗粒144、硒粉颗粒144、由重掺杂的无机半导体材料研磨成的颗粒144或有色高分子极性树脂颗粒144的一种或多种颗粒144与空穴传输层d142表面充分接触，被图案遮蔽区域未被复合的负电荷吸附，形成了与遮蔽形状相反的图案。完成验证后，需手动切换开关145，在光照的情况下，将太阳能电池器件11'的阳极层a111与空穴传输层d142相连接，阳极层a111的空穴流到空穴传输层d142表面，将图案区残留的电子中和掉，碳粉颗粒144、硒粉颗粒144、由重掺杂的无机半导体材料研磨成的颗粒144或有色高分子极性树脂颗粒144的一种或多种颗粒144恢复到无极性状态，重新随机分布到静电图案显示区14'的环形电极区域。
[0052]
如图3所示，为本发明实施例提出的静电图案显示区14'与太阳能电池器件11'的另一种结构示意图。
[0053]
在实际使用过程中，同样需要预设一个开关145，在验证真伪时，需接通太阳能电池器件11'的阳极层a111；当完成防伪验证后，再切换至接通太阳能器件的阴极层a115，并采用二次光照的方式，消除验证过程产生的防伪图案。显示原理与图2结构相类似。
[0054]
如图4和图5所示，为本发明实施例提出的太阳能电池器件11'与电致发光器件12'在同一平面设置的两种结构示意图。
[0055]
当电致发光器件12'为单duty驱动的静态显示器件时，只针对预设的图案显示，所以，器件的制作过程及要求相对简单。如果器件仅要求在短期内通过显示图案进行产品真伪的一次性确认的话，对于器件的制作要求就会更低，甚至可以不用进行后盖的封装，可以
直接将制作好的器件封装在添加了干燥剂并抽真空保存的透明包装袋内即可。
[0056]
优选的，电致发光器件12'的基材，依据使用要求的不同，可以选用但不局限于透明的玻璃、聚合物、或不透明的各类纸质基材或纸质与高分子复合的材料。采用透明基材与不透明基材时的器件结构有所不同，如图4所示，即电致发光器件12'是选用透明基材制成的；如图5，即电致发光器件12'是选用不透明基材制成的。
[0057]
如图4所示，当采用透明型基材时，太阳能电池器件11'的阳极层a111与电致发光器件12'的正极层b121也采用透明电极，并且直接设置在透明基材的表面。优选的，太阳能电池器件11'的阳极层a111与电致发光器件12'的正极层b121也采用相同的材质，包括但不限于tco、石墨烯、碳纳米管、薄层的金属单质或合金材料，或高电导率的有机聚合物(如pedot:pss)等。
[0058]
其制作过程包括以下几个步骤：在太阳能电池器件11'的阳极层a111的表面制作空穴传输层a112，在电致发光器件12'的正极层b121表面依次制作用于空穴注入和传输的空穴注入层b122和空穴传输层b123；在太阳能电池器件11'的空穴传输层a112的表面继续制作活性层a113，在电致发光器件12'空穴传输层b123的表面继续制作发光层b124；接着，分别在太阳能电池器件11'活性层a113和电致发光器件12'发光层b124的表面制作电子传输层a114和电子传输层b125，电致发光器件12'电子传输层b125的表面需要制作一层电子注入层b126。最后采用厚度大于20nm的金属作为阴极层a115和负极层b127，覆盖在电子传输层a114或电子注入层b126的表面，完成器件功能部分的制作。当对器件寿命有较高要求时，需要对防伪器件进行封装或在阴极层a115和负极层b127的表面覆盖一层水气阻隔膜层，此膜层可以是透明的也可以是不透明的，保证有机材料在不同环境下长期存放时都能够具备有效的性能。
[0059]
如图5所示，当采用不透明型基材时，以与上述相反的顺序制作器件，即先制作阴极层a115和负极层b127，再依图示完成其它各层的制作。此时，阳极层a111和正极层b121一侧只能采用透明的材料进行封装，实现有效的水气阻隔。
[0060]
如图6和图7所示，为本发明实施例提出的太阳能电池器件11'与电致发光器件12'在同一平面设置加封装的两种结构示意图。
[0061]
优选的，如果要求对防伪器件在长期存放后依然能够显示图案进行多次防伪验证时，就需要对防伪器件进行实际的封装，设置封装层2，封装层2采用金属或合金片、玻璃、有机高分子材料进行封装，或采用ald、tfe等工艺对防伪器件进行封装，亦或采用材料与工艺相相结合的方式进行封装，保证电致发光器件12'和太阳能电池的性能不会因为长时间裸露在大气环境中而出现失效。
[0062]
如图8和图9所示，为本发明实施例提出的太阳能电池器件11'与电致发光器件12'在同一平面层叠设置的两种结构示意图。
[0063]
优选的，当太阳能电池器件11'的阴极层a115为透明材质时，太阳能电池器件11'与电致发光器件12'为层叠串联结构，设置于基板1的一侧表面；太阳能电池器件11'的阳极层a111与电致发光器件12'的正极层b121相连接，太阳能电池器件11'的阴极层a115和电致发光器件12'的负极层b127共用一个电极层。
[0064]
如图8所示，优选的，当基板1为透明材质时，太阳能电池器件11'层叠设置于基板1上，电致发光器件12'层叠设置于太阳能电池器件11'之上，使用时，用户透过基板1获得显
示信息。
[0065]
如图9所示，优选的，基板1为不透明材质时，电致发光器件12'层叠设置于基板1上，太阳能电池器件11'层叠设置于电致发光器件12'上，用户透过太阳能电池器件11'的阳极层a111一侧获得显示信息。此时，电致发光器件12'的负极层b127及太阳能电池器件11'的阴极层a115采用薄层金属(厚度＜15nm)，或镁、银合金(厚度＜20nm)，或石墨烯、tco等材料制作成透明或半透明的状态。此结构的防伪器件显示区域的面积更大，同时可设置更多的防伪方式。
[0066]
优选的，当电致发光器件12'与太阳能电池器件11'设置在基板1的同一侧时，优先选择电致发光器件12'与太阳能电池器件11'相同或相似的结构进行制作，便于简化制造工艺、提高生产效率。其中，小分子型有机太阳能电池(opv)的器件结构与电致发光器件12'的结构相似度相对较高,可以采用相同的工艺及材料制作阳极层a111和正极层b121、空穴传输层a112和空穴传输层b123、电子传输层a114和电子传输层b125，以及阴极层a115和负极层b127，极大的简化了制程。
[0067]
如图10所示，当电致发光器件12'与太阳能电池器件11'分别设置在基板1的两侧时，制造工艺相对复杂，是将两种器件分别进行制作，完成后，以背靠背、背靠面的方式相贴合在一起，通过导电胶带或fpc3等连接部件将太阳能电池器件11'与电致发光器件12'相连接的方式组装起来，此方式制作的组合器件的外形尺寸相对较小。
[0068]
如图11所示，还可以采用太阳能电池器件11'与电致发光器件12'水平并列的方式相邻排布，通过导电胶带或fpc3等连接部件将太阳能电池器件11'与电致发光器件12'相连接的方式组装起来，此方式制作的组合器件的外形尺寸相对较大。