专利名称：颜色稳定的有机－无机异质结白色电致发光器件及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种颜色稳定的有机-无机异质结白色电致发光器件及其制备方法。具体地讲是一种在有机异质结界面嵌入无机II-VI族化合物薄层而获得颜色稳定的白色电致发光器件及其制备方法。
背景技术：
通常，在双层及多层结构的电致发光器件中，由于器件内部异质结界面处界面势垒的影响，该界面处所积累的载流子会随着所加电压的增加而增加，器件内部各有机层的电场会进行重新分布，并相应的改变着在器件各层上的电压分布以及发光区域在各层中的位置，进而改变光谱的形状，影响发光颜色。特别地，如果双层有机电致发光器件中的电子传输层与空穴传输层的相互作用较强，则该异质结界面处会出现激基复合物(Exciplex或Electroplex)的发光。若利用无机材料的载流子(包括电子和空穴)迁移率高以及相对更加稳定的特点，在有机异质结界面处嵌入一层无机材料薄层，可实现无机材料薄层两侧有机材料的发光。利用互补色原理，当两侧有机材料的发光可以相互混合成白光时，则可以得到显色性很好的白色发光器件。改变器件所加的电压只是改变发光强度，器件的发光颜色将基本不变。
发明内容
本发明的目的就是提供一种颜色稳定的有机-无机异质结白色电致发光器件及其制备方法，使用该发明既可克服有机异质结界面可能会出现激基复合物发光而降低发光效率，又能解决器件的发光颜色随电压发生变化等问题。
本发明是这样实现的本发明的白色电致发光器件结构为在有ITO阳极的玻璃基片上，有一层有机空穴传输层兼发光层和一层有机电子传输层兼发光层；在该两层有机层之间，有一层无机材料薄层；在有机电子传输层兼发光层上镀有金属背电极。
本发明的有机-无机异质结白色电致发光器件制备方法如下(1)清洗ITO玻璃片；此外，配制有机空穴传输层兼发光层材料的溶液；(2)将有机空穴传输层兼发光层材料的溶液通过甩膜的方法涂敷到清洗好的ITO玻璃基片上并烘干；(3)利用电子束蒸发的方法将无机材料蒸镀到有机空穴传输层兼发光层上，衬底温度适宜；(4)待冷却后，再在无机薄膜层上用热蒸发的办法蒸镀有机电子传输层兼发光层材料；(5)蒸镀背电极材料。
本发明与目前使用的有机异质结界面处的激基复合物发光来获得白色电致发光的方法相比，其优点是首先，II-VI族无机材料的引入可以有效避免有机异质结界面形成激基复合物发光而降低发光效率；其次，电子传输层兼发光层及其中搀杂的组分(如染料等)都可以优化，器件的颜色可得到进一步优化，而一旦确定了有机电子传输层兼发光层及其中各掺杂组分之后，器件的颜色是基本确定的，不再随着电压的改变而改变；再次，由于所用的无机材料(II-VI族化合物)本身的能带结构的特点，使得从电子传输层兼发光层注入的电子在该有机/无机界面处没有势垒，而从空穴传输层兼发光层注入的空穴在该有机/无机界面处有一定的空穴注入势垒，可以平衡载流子的注入，使得无机材料层两侧的有机层都有发光；另外，所插入的无机材料薄膜本身对不同的波长都具有一定的透过率。不难理解，无机材料较高的电子迁移率和空穴迁移率使得载流子能顺利穿透无机层到达相应的有机层中形成激子并复合发光，再通过优化器件各层的厚度即可得到显色性好、颜色稳定的白色发光器件。由于使用了化学稳定性更强的无机材料，因此器件的稳定性增强了。
图1为本发明的白色电致发光器件结构图。
图2为白色电致发光器件的制备方法方框图。
图3为在不同电压下，器件ITO/PVK(50nm)/ZnSe(80nm)/Alq3DCJTB(0.5wt.％DCJTB)(10nm)/Al的电致发光光谱。
图4为有机-无机异质结器件ITO/PVK/ZnSe/Alq3/Al的能级结构图。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
如图1、2所示，其步骤如下(1)清洗ITO阳极玻璃片，配制有机空穴传输材料PVK的氯仿溶液(浓度可选择5～15mg/ml)。本实施例可选择5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml中任意一种。
(2)将PVK溶液通过甩膜的方法涂敷到清洗好的ITO玻璃基片上，厚度为50nm，并烘干以备用；(注意对于不能用甩膜的方式成膜的材料(如TPD和NPB等发蓝光的材料)，可通过蒸镀的办法成膜)(3)用电子束蒸发的方法将无机材料(如宽禁带的II-VI族化合物ZnSe和ZnO等)蒸镀到有机空穴传输层兼发光层上，衬底温度可选择100℃，厚度为80nm；(对于别的材料(如ZnO等)，也可用另外一些镀膜方法(如MBE等))(4)待冷却后，再在无机薄膜层上用热蒸发的方法蒸镀有机电子传输层兼发光层材料Alq3(掺有0.5wt.％的DCJTB染料)，厚度10nm；(5)蒸镀背电极材料Al电极。
依据以上方法，我们得到了如下的电致发光器件ITO/PVK(50nm)/ZnSe(80nm)/Alq3DCJTB(0.5wt.％DCJTB)(10nm)/Al。在ITO阳极2的玻璃基片1上，有一层有机空穴传输层兼发光层3和一层有机电子传输层兼发光层5，在该两个无机层之间，有一层无机材料薄层4，在有机电子传输层兼发光层5上镀有金属背电极6。如图3所示的电致发光光谱，在15V电压下，我们得到了色坐标(CIE)为(0.32，0.38)的白光，随着电压的增高，器件工作稳定，颜色也很稳定。值得注意的是，可通过优化器件厚度，特别是关注第(2)、(3)、(4)步，优选出合适的器件结构，可作出显色性好、颜色稳定的白色电致发光器件。
权利要求
1.一种颜色稳定的有机—无机异质结白色电致发光器件，其特征在于在ITO阳极(2)的玻璃基片(1)上有一层有机空穴传输层兼发光层(3)和一层有机电子传输层兼发光层(5)；在该两层无机层之间有一层无机薄层(4)；在有机电子传输层兼发光层(5)上有金属背电极(6)。
2.一种颜色稳定的有机—无机异质结白色电致发光器件的制备方法，其特征在于其制备方法如下(1)清洗ITO玻璃片；配制有机空穴传输材料兼发光层材料的溶液；(2)将有机空穴传输层兼发光层材料的溶液通过甩膜的方法涂敷到清洗好的ITO玻璃基片上并烘干；(3)利用电子束蒸发的方法将无机材料蒸镀到温度适宜的有机空穴传输层兼发光层上；(4)待冷却后，再在无机薄膜层上用热蒸发的方法蒸镀有机电子传输层兼发光层材料；(5)最后在有机电子传输层兼发光层材料上蒸镀背电极材料。
3.根据权利要求1所述的颜色稳定的有机—无机异质结白色电致发光器件的结构，其特征在于空穴传输层兼发光层可进一步分层优化为空穴传输层和有机发光层；同时，电子传输层兼发光层可进一步分层优化为电子传输层和有机发光层。这样，可进一步降低器件的起亮电压。
4.根据权利要求2所述的颜色稳定的有机—无机异质结白色电致发光器件的制备方法，其特征在于在步骤(2)中，对于不能用甩膜方法成膜的材料可通过蒸镀等办法成膜。
5.根据权利要求2所述的颜色稳定的有机—无机异质结白色电致发光器件的制备方法，其特征在于在步骤(3)中，对于其它无机材料，也可用MBE等镀膜方法。
全文摘要
一种颜色稳定的有机—无机异质结白色电致发光器件及其制备方法。首先对ITO玻璃进行清洗，然后将有机空穴传输层兼发光层材料通过甩膜等方法涂敷到ITO玻璃基片上。无机薄层是通过电子束蒸发等办法蒸镀到有机空穴传输层兼发光层上，接着再用热蒸发等办法蒸镀有机电子传输层兼发光层，最后蒸镀背电极制成电致发光器件。利用无机材料本身的能带结构特点以及较大的载流子迁移率使得无机材料薄层两侧的有机材料层能同时发光，并通过无机薄层一定的吸收和透过，利用颜色的互补原理，使从透明电极出来的光是白光。克服了在增大电压时，器件的发光颜色发生变化的缺点。通过优化器件结构，就能得到显色性好、颜色稳定的白色电致发光器件。
文档编号H05B33/12GK1825661SQ20061000263
公开日2006年8月30日 申请日期2006年1月26日 优先权日2006年1月26日
发明者杨盛谊 申请人:北京交通大学