[发明专利]一种柔性可见光传感器及其制备工艺

说明书

本发明涉及一种柔性可见光传感器，其通过全打印工艺，在柔性基底上依次打印微阵列电极和光活性层，所述光活性层为有机半导体膜层。本发明通过全打印法制备的柔性可见光传感器具有结构简单、高灵敏度、良好的稳定性、低成本、高设计灵活性的特点，与现有技术中喷涂、旋涂、光刻等工艺相比，节约了原材料，简化了制备工艺，且适于微结构化产品的制备。同时，本发明所涉及的技术方案还具有可快速、大面积制备传感器件的技术效果。

技术领域

本发明涉及印刷型传感器领域，更具体地，其涉及通过全打印成型工艺制备柔性可见光传感器的方法。

背景技术

可见光传感器是将可见光作为探测对象，将可见光的强度变化转换成电压或者电压变化的器件，广泛应用于便携式消费类产品(如智能手机、台式电脑以及便携式音乐播放器)、消费类电视机产品(包括液晶、等离子、背投以及CRT电视等)、医疗、工业以及汽车领域等。

现有技术中可见光传感器多采用硅光电二极管或者硅光电三极管作为探测器，其结构中通常还包括滤光片或高分子封装材料，以滤除红外光和紫外光。硅光电二极管或三极管中，光活性层多采用对可见光有强烈光电效应的无机物(如硫化镉)，这类无机物通常经旋涂或蒸镀工艺沉积在电极上。其存在的问题是：1)硅片作为基底，以无机物作为活性层制备的器件是非柔性的，限制了其在可穿戴方面的应用；2)随着传感器件微结构化的发展，传统工艺中通过溅射、掩模光刻法/腐蚀或者蒸镀工艺制备电极，由于掩模版制备工艺复杂，增加了微结构化器件的制备难度，并且蒸镀工艺也不适合微结构化器件的制备，且难以实现快速大规模的制备，同时，工艺难以调控，导致传感器的灵敏度欠佳；3)光活性层采用无机物，而硫化镉和硅的光电特性均为可见光至近红外接受的范围，因此需要额外增加红外线吸收材料层，如陶瓷/金属壳体/蓝玻璃，增加了成本，且使工艺复杂化，另外，无机物形成光活性层通常采用光刻、注入或蒸镀工艺，设备昂贵、工艺复杂，在成器件制备成本上升，且难以快速、大面积制备产品。

因此，提供一种柔性、高灵敏度、稳定性良好、成本低、制备工艺简单的可见光传感器及其制备方法是现有技术中亟待解决的问题。

发明内容

为了解决以上现有技术中存在的问题，本发明人经过大量尝试，一方面提供了一种柔性可见光传感器，包括柔性衬底、电极层和光活性层，其中所述光活性层为有机半导体膜层，所述电极为微阵列电极。本发明第二方面提供了柔性可见光传感器的全打印制备方法，其在柔性基底上依次喷墨打印制备电极阵列和有机半导体膜层。

具体地，本发明一方面提供了一种可见光传感器，包括柔性基底，电极层，光活性层，其特征在于：所述光活性层为由有机半导体混合液制成的膜层，且所述电极层为微阵列电极层。

优选地，所述微阵列电极为插指状微阵列电极。

优选地，所述有机半导体混合液为PTB7-Th/PC₆₀BM混合物溶液或P3HT/PC₇₁BM混合物溶液中的一种。

其中，优选地，所述PTB7-Th/PC₆₀BM混合物溶液中包括PTB7-Th/PC₆₀BM和有机混合溶剂，所述混合物溶液中PTB7-Th的浓度为5-10mg/mL，PC₆₀BM的浓度为8-12mg/mL；更优选地，所述有机混合溶剂由四氢萘、甲苯和三甲苯组成，各组分体积比为1:1:1。

其中，优选地，所述P3HT/PC₇₁BM混合物溶液包括P3HT、PC₇₁BM和有机混合溶剂，所述混合物溶液中P3HT的浓度为5-10mg/mL，PC₇₁BM的浓度为6-10mg/mL；更优选地，所述有机混合溶剂由四氢萘和甲苯组成，两组分体积比为1:1。

优选地，所述柔性基底为PET、PEN或PI中的一种。

优选地，所述电极层为银电极层。