專利名稱：顏色穩定的有機－無機異質結白色電致發光器件及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種顏色穩定的有機-無機異質結白色電致發光器件及其制備方法。具體地講是一種在有機異質結界面嵌入無機II-VI族化合物薄層而獲得顏色穩定的白色電致發光器件及其制備方法。
背景技術：
通常，在雙層及多層結構的電致發光器件中，由于器件內部異質結界面處界面勢壘的影響，該界面處所積累的載流子會隨著所加電壓的增加而增加，器件內部各有機層的電場會進行重新分布，并相應的改變著在器件各層上的電壓分布以及發光區域在各層中的位置，進而改變光譜的形狀，影響發光顏色。特別地，如果雙層有機電致發光器件中的電子傳輸層與空穴傳輸層的相互作用較強，則該異質結界面處會出現激基復合物(Exciplex或Electroplex)的發光。若利用無機材料的載流子(包括電子和空穴)遷移率高以及相對更加穩定的特點，在有機異質結界面處嵌入一層無機材料薄層，可實現無機材料薄層兩側有機材料的發光。利用互補色原理，當兩側有機材料的發光可以相互混合成白光時，則可以得到顯色性很好的白色發光器件。改變器件所加的電壓只是改變發光強度，器件的發光顏色將基本不變。

發明內容
本發明的目的就是提供一種顏色穩定的有機-無機異質結白色電致發光器件及其制備方法，使用該發明既可克服有機異質結界面可能會出現激基復合物發光而降低發光效率，又能解決器件的發光顏色隨電壓發生變化等問題。
本發明是這樣實現的本發明的白色電致發光器件結構為在有ITO陽極的玻璃基片上，有一層有機空穴傳輸層兼發光層和一層有機電子傳輸層兼發光層；在該兩層有機層之間，有一層無機材料薄層；在有機電子傳輸層兼發光層上鍍有金屬背電極。
本發明的有機-無機異質結白色電致發光器件制備方法如下(1)清洗ITO玻璃片；此外，配制有機空穴傳輸層兼發光層材料的溶液；(2)將有機空穴傳輸層兼發光層材料的溶液通過甩膜的方法涂敷到清洗好的ITO玻璃基片上并烘干；(3)利用電子束蒸發的方法將無機材料蒸鍍到有機空穴傳輸層兼發光層上，襯底溫度適宜；(4)待冷卻后，再在無機薄膜層上用熱蒸發的辦法蒸鍍有機電子傳輸層兼發光層材料；(5)蒸鍍背電極材料。
本發明與目前使用的有機異質結界面處的激基復合物發光來獲得白色電致發光的方法相比，其優點是首先，II-VI族無機材料的引入可以有效避免有機異質結界面形成激基復合物發光而降低發光效率；其次，電子傳輸層兼發光層及其中攙雜的組分(如染料等)都可以優化，器件的顏色可得到進一步優化，而一旦確定了有機電子傳輸層兼發光層及其中各摻雜組分之后，器件的顏色是基本確定的，不再隨著電壓的改變而改變；再次，由于所用的無機材料(II-VI族化合物)本身的能帶結構的特點，使得從電子傳輸層兼發光層注入的電子在該有機/無機界面處沒有勢壘，而從空穴傳輸層兼發光層注入的空穴在該有機/無機界面處有一定的空穴注入勢壘，可以平衡載流子的注入，使得無機材料層兩側的有機層都有發光；另外，所插入的無機材料薄膜本身對不同的波長都具有一定的透過率。不難理解，無機材料較高的電子遷移率和空穴遷移率使得載流子能順利穿透無機層到達相應的有機層中形成激子并復合發光，再通過優化器件各層的厚度即可得到顯色性好、顏色穩定的白色發光器件。由于使用了化學穩定性更強的無機材料，因此器件的穩定性增強了。


圖1為本發明的白色電致發光器件結構圖。
圖2為白色電致發光器件的制備方法方框圖。
圖3為在不同電壓下，器件ITO/PVK(50nm)/ZnSe(80nm)/Alq3DCJTB(0.5wt.％DCJTB)(10nm)/Al的電致發光光譜。
圖4為有機-無機異質結器件ITO/PVK/ZnSe/Alq3/Al的能級結構圖。
具體實施例方式
本發明的具體實施方式
如圖1、2所示，其步驟如下(1)清洗ITO陽極玻璃片，配制有機空穴傳輸材料PVK的氯仿溶液(濃度可選擇5～15mg/ml)。本實施例可選擇5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml中任意一種。
(2)將PVK溶液通過甩膜的方法涂敷到清洗好的ITO玻璃基片上，厚度為50nm，并烘干以備用；(注意對于不能用甩膜的方式成膜的材料(如TPD和NPB等發藍光的材料)，可通過蒸鍍的辦法成膜)(3)用電子束蒸發的方法將無機材料(如寬禁帶的II-VI族化合物ZnSe和ZnO等)蒸鍍到有機空穴傳輸層兼發光層上，襯底溫度可選擇100℃，厚度為80nm；(對于別的材料(如ZnO等)，也可用另外一些鍍膜方法(如MBE等))(4)待冷卻后，再在無機薄膜層上用熱蒸發的方法蒸鍍有機電子傳輸層兼發光層材料Alq3(摻有0.5wt.％的DCJTB染料)，厚度10nm；(5)蒸鍍背電極材料Al電極。
依據以上方法，我們得到了如下的電致發光器件ITO/PVK(50nm)/ZnSe(80nm)/Alq3DCJTB(0.5wt.％DCJTB)(10nm)/Al。在ITO陽極2的玻璃基片1上，有一層有機空穴傳輸層兼發光層3和一層有機電子傳輸層兼發光層5，在該兩個無機層之間，有一層無機材料薄層4，在有機電子傳輸層兼發光層5上鍍有金屬背電極6。如圖3所示的電致發光光譜，在15V電壓下，我們得到了色坐標(CIE)為(0.32，0.38)的白光，隨著電壓的增高，器件工作穩定，顏色也很穩定。值得注意的是，可通過優化器件厚度，特別是關注第(2)、(3)、(4)步，優選出合適的器件結構，可作出顯色性好、顏色穩定的白色電致發光器件。
權利要求
1.一種顏色穩定的有機—無機異質結白色電致發光器件，其特征在于在ITO陽極(2)的玻璃基片(1)上有一層有機空穴傳輸層兼發光層(3)和一層有機電子傳輸層兼發光層(5)；在該兩層無機層之間有一層無機薄層(4)；在有機電子傳輸層兼發光層(5)上有金屬背電極(6)。
2.一種顏色穩定的有機—無機異質結白色電致發光器件的制備方法，其特征在于其制備方法如下(1)清洗ITO玻璃片；配制有機空穴傳輸材料兼發光層材料的溶液；(2)將有機空穴傳輸層兼發光層材料的溶液通過甩膜的方法涂敷到清洗好的ITO玻璃基片上并烘干；(3)利用電子束蒸發的方法將無機材料蒸鍍到溫度適宜的有機空穴傳輸層兼發光層上；(4)待冷卻后，再在無機薄膜層上用熱蒸發的方法蒸鍍有機電子傳輸層兼發光層材料；(5)最后在有機電子傳輸層兼發光層材料上蒸鍍背電極材料。
3.根據權利要求1所述的顏色穩定的有機—無機異質結白色電致發光器件的結構，其特征在于空穴傳輸層兼發光層可進一步分層優化為空穴傳輸層和有機發光層；同時，電子傳輸層兼發光層可進一步分層優化為電子傳輸層和有機發光層。這樣，可進一步降低器件的起亮電壓。
4.根據權利要求2所述的顏色穩定的有機—無機異質結白色電致發光器件的制備方法，其特征在于在步驟(2)中，對于不能用甩膜方法成膜的材料可通過蒸鍍等辦法成膜。
5.根據權利要求2所述的顏色穩定的有機—無機異質結白色電致發光器件的制備方法，其特征在于在步驟(3)中，對于其它無機材料，也可用MBE等鍍膜方法。
全文摘要
一種顏色穩定的有機—無機異質結白色電致發光器件及其制備方法。首先對ITO玻璃進行清洗，然后將有機空穴傳輸層兼發光層材料通過甩膜等方法涂敷到ITO玻璃基片上。無機薄層是通過電子束蒸發等辦法蒸鍍到有機空穴傳輸層兼發光層上，接著再用熱蒸發等辦法蒸鍍有機電子傳輸層兼發光層，最后蒸鍍背電極制成電致發光器件。利用無機材料本身的能帶結構特點以及較大的載流子遷移率使得無機材料薄層兩側的有機材料層能同時發光，并通過無機薄層一定的吸收和透過，利用顏色的互補原理，使從透明電極出來的光是白光。克服了在增大電壓時，器件的發光顏色發生變化的缺點。通過優化器件結構，就能得到顯色性好、顏色穩定的白色電致發光器件。
文檔編號H05B33/12GK1825661SQ20061000263
公開日2006年8月30日 申請日期2006年1月26日 優先權日2006年1月26日
發明者楊盛誼 申請人:北京交通大學