[0049] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述,但不作为对本发明的限定。
[0050] 本发明提供一种以水分散相的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)为原料,配制凹版印刷墨水,并通过醋酸进行处理,使用凹版印刷的方式制备感应线圈、整流模块、线路和信息显示模块。同时将NFC芯片与信息显示模块、凹印制得的整流模块及凹印制得的感应线圈结合构建的一种手机驱动的全印刷制备的防伪显示系统。
[0051] 有机导电聚合物墨水,为水分散相的质量分数为1.3%的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸水分散液和异丙醇的混合溶液,异丙醇占墨水总体积的20-50%或者5-15%。
[0052] 制备变色显示功能层及P型半导体功能层低浓度层的原料时,异丙醇占有机导电聚合物墨水总体积的20-50%;制备变色显示功能层及P型半导体功能层高浓度层的原料时,异丙醇占有机导电聚合物墨水总体积的5-15%。
[0053] 如图3所示,有机导电聚合物墨水制备的全印刷制备的防伪系统,包括手机驱动系统和信息显示模块5;所述手机驱动系统包括感应线圈1、整流模块2和芯片3;感应线圈1采用导电银油墨使用凹版印刷制得;整流模块2使用凹版印刷制得,包括银电极、P型半导体功能层、N型半导体功能层和银对电极,芯片3为具有一定信息储存功能的NFC芯片,如型号为NFCNTAG213的NFC芯片;
[0054] 所述信息显示模块5包括使用凹版印刷在柔性基底上制备的变色显示功能层和离子传导层,柔性基底为经过氧等离子处理的涂布纸;变色显示功能层及P型半导体功能层采用有机导电聚合物墨水,N型半导体功能层使用乙醇分散的乙酰丙酮锌溶液;离子传导层的原料为高氯酸锂与聚乙烯醇的水溶液;
[0055] 用于产生感应电信号的感应线圈1与芯片3并联,信息显示模块5和整流模块2串联后与感应线圈1并联。
[0056] 对于有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法的构建,结合图1-图4,具体按照以下步骤实施:
[0057] 步骤1:设计感应线圈、线路、信息显示模块的变色显示功能层和信息显示模块的离子传导层和整流模块的印版。对此,设计七个印刷单元的凹版印版,即第一印刷单元包括感应线圈、整流模块的银(Ag)电极及线路;第二印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层低浓度层及整流模块的P型半导体功能层低浓度层;第三印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层高浓度层及整流模块的P型半导体功能层高浓度层;第四印刷单元为整流模块的N型半导体功能层;第五印刷单元为绝缘层;第六印刷单元为整流模块的银(Ag)对电极及连接线;第七印刷单元为信息显示模块的离子传导层。其中,感应线圈匝数设置为为3-7匝,线宽为0.2-0.6mm,形状为4×2.5cm的矩形,具体如图1所示。线路线宽为1mm,变色显示功能层的尺寸为4×2cm,形状如图2(a)-图2(g)所示,根据上述印版图案完成七个印刷单元印版的制作;
[0058] 步骤2:基底材料的亲水性影响银油墨及导电聚合物墨水的润湿程度,基底亲水,润湿效果好。基底材料选择涂布纸,进行氧等离子处理,时间为10分钟;
[0059] 步骤3:为保证导电聚合物墨水能够较好的在涂布纸上润湿,将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水分散液与异丙醇(IPA)以不同体积比混合,完成高、低两种浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料的制备。即低浓度的变色显示功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的20-50%;高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的5-15%。溶液按比例混合完成后在室温下搅拌30分钟,之后再室温超声30分钟;
[0060] 步骤4:使用步骤1所述的第一印刷单元的凹版印版,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行感应线圈、整流模块的银(Ag)电极和线路的制备,并在120℃下干燥10分钟;
[0061] 步骤5:使用步骤1所述的第二印刷单元,以步骤3制得的低浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行变色显示功能层低浓度层的制备,在步骤4印得的银(Ag)电极上进行P型半导体功能层低浓度层的制备,并在120℃下干燥10分钟;
[0062] 步骤6:使用步骤1所述的第三印刷单元,以步骤3制得的高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤5制得的低浓度的变色显示功能层上进行变色显示功能层高浓度层的制备,在步骤5印得的P型半导体功能层低浓度层上进行P型半导体功能层高浓度层的制备并在120℃下干燥10分钟;
[0063] 步骤7:使用的N型半导体功能材料为乙醇分散的乙酰丙酮锌(Zn(acac)2),浓度为20mg/ml。步骤7使用步骤1所述的第四印刷单元,以乙酰丙酮锌(Zn(acac)2)的乙醇分散液为油墨,在步骤6制得的整流模块的P型半导体功能层上进行N型半导体功能层的印制,重复
5次,之后在120℃下加热10分钟;
[0064] 步骤8:使用步骤1所述的第五印刷单元,以环氧树脂油墨,在感应线圈及线路或电极交接处进行绝缘层的制备,并在并在120℃下干燥10分钟;
[0065] 步骤9:对变色显示功能层进行处理,其中醋酸的质量分数为70-90%。处理方式为将范围内某一质量分数的醋酸滴铸至步骤6干燥后的变色显示功能层上,室温下进行,保持5分钟后使用异丙醇冲洗10次,之后重复上述处理过程一次,最后在100℃热台上干燥5分钟;
[0066] 步骤10:使用步骤1所述的第六印刷单元,以导电银(Ag)油墨,在上述半导体功能层上进行整流模块银(Ag)对电极和连接线的印刷,并在120℃下干燥10分钟;
[0067] 步骤11:使用导电银胶进行芯片的连接,在120℃下干燥10分钟;
[0068] 步骤12:使用步骤1所述的第七印刷单元,以离子传导层溶液为油墨在经过步骤9处理后的变色功能层上进行离子传导层的印制,完成一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法的构建,其结构示意图如图3所示。其中,离子传导层溶液是由高氯酸锂(LiClO4)、聚乙烯醇(PVA)和水以10%:10%:80%的质量分数混合后,在80℃下搅拌10分钟制得。
[0069] 防伪信息显示过程中,通过具有NFC功能的手机与印刷的手机驱动系统的感应线圈接触,驱动防伪显示系统中防伪信息,实现防伪信息的变色显示,同时NFC芯片中,可以写入信息,如网页地址等,在手机屏幕显示网页信息,进一步的加强产品的防伪性能。
[0070] 一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法实物效果如图4所示。
[0071] 下面结合实例对发明做详细描述:
[0072] 实施例1
[0073] 一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法,具体按照以下步骤实施:
[0074] (1)设计感应线圈、线路、信息显示模块的变色显示功能层和信息显示模块的离子传导层和整流模块的印版。对此,设计七个印刷单元的凹版印版,即第一印刷单元包括感应线圈、整流模块的银(Ag)电极及线路;第二印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层低浓度层及整流模块的P型半导体功能层低浓度层;第三印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层高浓度层及整流模块的P型半导体功能层高浓度层;第四印刷单元为整流模块的N型半导体功能层;第五印刷单元为绝缘层;第六印刷单元为整流模块的银(Ag)对电极及连接线;第七印刷单元为信息显示模块的离子传导层。其中,感应线圈匝数设置为为7匝,线宽为0.6mm,形状为4×2.5cm的矩形,具体如图1所示。线路线宽为1mm,变色显示功能层的尺寸为4×2cm,形状如图2(a)-图2(g)所示。根据上述印版图案完成七个印刷单元印版的制作。
[0075] (2)基底材料的亲水性影响银油墨及导电聚合物墨水的润湿程度,基底亲水,润湿效果好。基底材料选择涂布纸,进行氧等离子处理,时间为10分钟。
[0076] (3)为保证导电聚合物墨水能够较好的在涂布纸上润湿,将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水分散液与异丙醇(IPA)以不同体积比混合,完成高、低两种浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料的制备。即低浓度的变色显示功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的30%;高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的10%。溶液按比例混合完成后在室温下搅拌30分钟,之后再室温超声30分钟。
[0077] (4)使用步骤1所述的第一印刷单元的凹版印版,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行感应线圈、整流模块的银(Ag)电极和线路的制备,并在120℃下干燥10分钟。
[0078] (5)使用步骤1所述的第二印刷单元,以步骤3制得的低浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行变色显示功能层低浓度层的制备,在步骤4印得的银(Ag)电极上进行P型半导体功能层低浓度层的制备,并在120℃下干燥10分钟。
[0079] (6)使用步骤1所述的第三印刷单元,以步骤3制得的高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤5制得的低浓度的变色显示功能层上进行变色显示功能层高浓度层的制备,在步骤5印得的P型半导体功能层低浓度层上进行P型半导体功能层高浓度层的制备并在120℃下干燥10分钟。
[0080] (7)使用的N型半导体功能材料为乙醇分散的乙酰丙酮锌(Zn(acac)2),浓度为20mg/ml。步骤7使用步骤1所述的第四印刷单元,以乙酰丙酮锌(Zn(acac)2)的乙醇分散液为油墨,在步骤6制得的整流模块的P型半导体功能层上进行N型半导体功能层的印制,重复
5次,之后在120℃下加热10分钟。
[0081] (8)使用步骤1所述的第五印刷单元,以环氧树脂油墨,在感应线圈及线路或电极交接处进行绝缘层的制备,并在并在120℃下干燥10分钟。
[0082] (9)对变色显示功能层进行处理,其中醋酸的质量分数为80%。处理方式为将范围内某一质量分数的醋酸滴铸至步骤6干燥后的变色显示功能层上,室温下进行,保持5分钟后使用异丙醇冲洗10次,之后重复上述处理过程一次,最后在100℃热台上干燥5分钟。
[0083] (10)使用步骤1所述的第六印刷单元,以导电银(Ag)油墨,在上述半导体功能层上进行整流模块银(Ag)对电极和连接线的印刷,并在120℃下干燥10分钟。
[0084] (11)使用导电银胶进行芯片的连接,在120℃下干燥10分钟。
[0085] (12)使用步骤1所述的第七印刷单元,以离子传导层溶液为油墨在经过步骤9处理后的变色功能层上进行离子传导层的印制,完成一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法的构建,其结构示意图如图3所示。其中,离子传导层溶液是由高氯酸锂(LiClO4)、聚乙烯醇(PVA)和水以10%:10%:80%的质量分数混合后,在80℃下搅拌10分钟制得。
[0086] 最终形成一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法,结构如图3所示,当打开NFC功能的手机靠近NFC感应区时,防伪信息进行变色显示,同时NFC储存的信息(网页)可以直接弹出,效果图如图4。
[0087] 实施例2
[0088] 一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法,具体按照以下步骤实施:
[0089] (1)设计感应线圈、线路、信息显示模块的变色显示功能层和信息显示模块的离子传导层和整流模块的印版。对此,设计七个印刷单元的凹版印版,即第一印刷单元包括感应线圈、整流模块的银(Ag)电极及线路;第二印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层低浓度层及整流模块的P型半导体功能层低浓度层;第三印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层高浓度层及整流模块的P型半导体功能层高浓度层;第四印刷单元为整流模块的N型半导体功能层;第五印刷单元为绝缘层;第六印刷单元为整流模块的银(Ag)对电极及连接线;第七印刷单元为信息显示模块的离子传导层。其中,感应线圈匝数设置为为5匝,线宽为0.4mm,形状为4×2.5cm的矩形,具体如图1所示。线路线宽为1mm,变色显示功能层的尺寸为4×2cm,形状如图2(a)-图2(g)所示。根据上述印版图案完成七个印刷单元印版的制作。
[0090] (2)基底材料的亲水性影响银油墨及导电聚合物墨水的润湿程度,基底亲水,润湿效果好。基底材料选择涂布纸,进行氧等离子处理,时间为10分钟。
[0091] (3)为保证导电聚合物墨水能够较好的在涂布纸上润湿,将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水分散液与异丙醇(IPA)以不同体积比混合,完成高、低两种浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料的制备。即低浓度的变色显示功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的40%;高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的7%。溶液按比例混合完成后在室温下搅拌30分钟,之后再室温超声30分钟。
[0092] (4)使用步骤1所述的第一印刷单元的凹版印版,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行感应线圈、整流模块的银(Ag)电极和线路的制备,并在120℃下干燥10分钟。
[0093] (5)使用步骤1所述的第二印刷单元,以步骤3制得的低浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行变色显示功能层低浓度层的制备,在步骤4印得的银(Ag)电极上进行P型半导体功能层低浓度层的制备,并在120℃下干燥10分钟。
[0094] (6)使用步骤1所述的第三印刷单元,以步骤3制得的高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤5制得的低浓度的变色显示功能层上进行变色显示功能层高浓度层的制备,在步骤5印得的P型半导体功能层低浓度层上进行P型半导体功能层高浓度层的制备并在120℃下干燥10分钟。
[0095] (7)使用的N型半导体功能材料为乙醇分散的乙酰丙酮锌(Zn(acac)2),浓度为20mg/ml。步骤7使用步骤1所述的第四印刷单元,以乙酰丙酮锌(Zn(acac)2)的乙醇分散液为油墨,在步骤6制得的整流模块的P型半导体功能层上进行N型半导体功能层的印制,重复
5次,之后在120℃下加热10分钟。
[0096] (8)使用步骤1所述的第五印刷单元,以环氧树脂油墨,在感应线圈及线路或电极交接处进行绝缘层的制备,并在并在120℃下干燥10分钟。
[0097] (9)对变色显示功能层进行处理,其中醋酸的质量分数为90%。处理方式为将范围内某一质量分数的醋酸滴铸至步骤6干燥后的变色显示功能层上,室温下进行,保持5分钟后使用异丙醇冲洗10次,之后重复上述处理过程一次,最后在100℃热台上干燥5分钟。
[0098] (10)使用步骤1所述的第六印刷单元,以导电银(Ag)油墨,在上述半导体功能层上进行整流模块银(Ag)对电极和连接线的印刷,并在120℃下干燥10分钟。
[0099] (11)使用导电银胶进行芯片的连接,在120℃下干燥10分钟。
[0100] (12)使用步骤1所述的第七印刷单元,以离子传导层溶液为油墨在经过步骤9处理后的变色功能层上进行离子传导层的印制,完成一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法的构建,其结构示意图如图3所示。其中,离子传导层溶液是由高氯酸锂(LiClO4)、聚乙烯醇(PVA)和水以10%:10%:80%的质量分数混合后,在80℃下搅拌10分钟制得。
[0101] 实施例3
[0102] 一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法,具体按照以下步骤实施:
[0103] (1)设计感应线圈、线路、信息显示模块的变色显示功能层和信息显示模块的离子传导层和整流模块的印版。对此,设计七个印刷单元的凹版印版,即第一印刷单元包括感应线圈、整流模块的银(Ag)电极及线路;第二印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层低浓度层及整流模块的P型半导体功能层低浓度层;第三印刷单元为信息显示模块的变色显示功能层高浓度层及整流模块的P型半导体功能层高浓度层;第四印刷单元为整流模块的N型半导体功能层;第五印刷单元为绝缘层;第六印刷单元为整流模块的银(Ag)对电极及连接线;第七印刷单元为信息显示模块的离子传导层。其中,感应线圈匝数设置为为3匝,线宽为0.2mm,形状为4×2.5cm的矩形,具体如图1所示。线路线宽为1mm,变色显示功能层的尺寸为4×2cm,形状如图2(a)-图2(g)所示。根据上述印版图案完成七个印刷单元印版的制作。
[0104] (2)基底材料的亲水性影响银油墨及导电聚合物墨水的润湿程度,基底亲水,润湿效果好。基底材料选择涂布纸,进行氧等离子处理,时间为10分钟。
[0105] (3)为保证导电聚合物墨水能够较好的在涂布纸上润湿,将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水分散液与异丙醇(IPA)以不同体积比混合,完成高、低两种浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料的制备。即低浓度的变色显示功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的20%;高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料中异丙醇(IPA)占总体积的13%。溶液按比例混合完成后在室温下搅拌30分钟,之后再室温超声30分钟。
[0106] (4)使用步骤1所述的第一印刷单元的凹版印版,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行感应线圈、整流模块的银(Ag)电极和线路的制备,并在120℃下干燥10分钟。
[0107] (5)使用步骤1所述的第二印刷单元,以步骤3制得的低浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤2处理过后的柔性基底上进行变色显示功能层低浓度层的制备,在步骤4印得的银(Ag)电极上进行P型半导体功能层低浓度层的制备,并在120℃下干燥10分钟。
[0108] (6)使用步骤1所述的第三印刷单元,以步骤3制得的高浓度的变色显示功能层及P型半导体功能层原料为墨水,在通过步骤5制得的低浓度的变色显示功能层上进行变色显示功能层高浓度层的制备,在步骤5印得的P型半导体功能层低浓度层上进行P型半导体功能层高浓度层的制备并在120℃下干燥10分钟。
[0109] (7)使用的N型半导体功能材料为乙醇分散的乙酰丙酮锌(Zn(acac)2),浓度为20mg/ml。步骤7使用步骤1所述的第四印刷单元,以乙酰丙酮锌(Zn(acac)2)的乙醇分散液为油墨,在步骤6制得的整流模块的P型半导体功能层上进行N型半导体功能层的印制,重复
5次,之后在120℃下加热10分钟。
[0110] (8)使用步骤1所述的第五印刷单元,以环氧树脂油墨,在感应线圈及线路或电极交接处进行绝缘层的制备,并在并在120℃下干燥10分钟。
[0111] (9)对变色显示功能层进行处理,其中醋酸的质量分数为70%。处理方式为将范围内某一质量分数的醋酸滴铸至步骤6干燥后的变色显示功能层上,室温下进行,保持5分钟后使用异丙醇冲洗10次,之后重复上述处理过程一次,最后在100℃热台上干燥5分钟。
[0112] (10)使用步骤1所述的第六印刷单元,以导电银(Ag)油墨,在上述半导体功能层上进行整流模块银(Ag)对电极和连接线的印刷,并在120℃下干燥10分钟。
[0113] (11)使用导电银胶进行芯片的连接,在120℃下干燥10分钟。
[0114] (12)使用步骤1所述的第七印刷单元,以离子传导层溶液为油墨在经过步骤9处理后的变色功能层上进行离子传导层的印制,完成一种有机导电聚合物墨水和全印刷制备的防伪系统及其制作方法的构建,其结构示意图如图3所示。其中,离子传导层溶液是由高氯酸锂(LiClO4)、聚乙烯醇(PVA)和水以10%:10%:80%的质量分数混合后,在80℃下搅拌10分钟制得。
[0115] 最后应该说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本权利要求范围当中。