專利名稱：混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全固體化的平板顯示器件。尤其涉及用于計(jì)算機(jī)終端和儀表顯示等方面的平板顯示器件。
背景技術(shù)：
平板顯示是顯示器發(fā)展的必由之路。在發(fā)光平板顯示技術(shù)中有五種發(fā)光現(xiàn)象可以利用，其中只有三種是全固體的發(fā)光，可制成全固體的平板顯示器件。這三種發(fā)光顯示都是在電場(chǎng)誘導(dǎo)下產(chǎn)生的，這就是利用p-n結(jié)的發(fā)光二極管顯示(LED)、無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光平板顯示及有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光平板顯示。發(fā)光二極管顯示已經(jīng)有多年的生產(chǎn)歷史，幾年前Nakamara又做出了氮化鎵(GaN)類的藍(lán)色發(fā)光二極管，使這種技術(shù)的全色顯示成為可能。由于當(dāng)前這種技術(shù)使用的是單晶、單管，目前只用于分辨率較低的顯示或超大規(guī)模顯示，如車站、廣場(chǎng)、體育館等地。無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光平板顯示分粉末及薄膜兩類，在低照明應(yīng)用中多用粉末，作較少單元、分辨率要求不高的顯示，而薄膜主要用作矩陣多像元顯示。20世紀(jì)80年代初，無機(jī)單色薄膜場(chǎng)致發(fā)光已有橙黃色、綠色等產(chǎn)品問世，如赫爾辛基機(jī)場(chǎng)的航班顯示、夏普(Sharp)生產(chǎn)的儀表顯示，矩陣多像元終端顯示等。但無機(jī)藍(lán)色薄膜場(chǎng)致發(fā)光由于缺少合適的發(fā)光材料，其亮度始終偏低，一直無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，使無機(jī)薄膜場(chǎng)致發(fā)光的全色顯示遲遲不能實(shí)現(xiàn)。有機(jī)小分子及高分子共軛體系的場(chǎng)致發(fā)光，近十多年內(nèi)也得到了很大發(fā)展，但缺少可選擇的電子輸運(yùn)材料的品種，而且穩(wěn)定性不太好，使其進(jìn)一步發(fā)展受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明利用無機(jī)和有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光材料在出現(xiàn)場(chǎng)致發(fā)光時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度接近同一數(shù)量級(jí)附近的特征，將無機(jī)半導(dǎo)體材料優(yōu)良的電子輸運(yùn)特性，有機(jī)小分子及共軛高分子發(fā)光材料品種繁多，顏色多樣且成膜性能好的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，制成有機(jī)無機(jī)材料復(fù)合的固態(tài)平板顯示器件。利用各層發(fā)光材料在電場(chǎng)激發(fā)下的不同發(fā)光機(jī)制，在同一器件內(nèi)部同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種機(jī)制的混合發(fā)光。
本發(fā)明所提出的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，由透明導(dǎo)電玻璃、發(fā)光層和背電極組成，其特征在于發(fā)光層是由淀積于透明導(dǎo)電玻璃導(dǎo)電層(ITO)上的有機(jī)發(fā)光層和無機(jī)半導(dǎo)體層所構(gòu)成的有機(jī)無機(jī)復(fù)合發(fā)光層，在交流或正向直流電場(chǎng)激發(fā)下，可實(shí)現(xiàn)類陰極射線發(fā)光和加強(qiáng)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光兩種方式的混合激發(fā)發(fā)光。
本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明在混合激發(fā)發(fā)光時(shí)各個(gè)激發(fā)過程互相補(bǔ)充、相互疊加及定向加強(qiáng)的性質(zhì)，可有效提高器件的發(fā)光亮度，獲得各種混合色，尤其是當(dāng)有機(jī)發(fā)光層采用兩種有機(jī)發(fā)光材料層疊加，而無機(jī)半導(dǎo)體層中摻入發(fā)光中心時(shí)，可通過選擇不同的有機(jī)發(fā)光材料和在無機(jī)半導(dǎo)體內(nèi)摻入合適的無機(jī)發(fā)光中心而獲得各種需要的混合色(包括全色)。同時(shí)，本器件采用無機(jī)有機(jī)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式，既克服了無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光中缺少藍(lán)光材料的難題，同時(shí)又彌補(bǔ)了有機(jī)及共軛高分子發(fā)光材料在電子輸運(yùn)性和穩(wěn)定性方面的不足。本發(fā)明為全固體化平板顯示技術(shù)的發(fā)展提出了一種新思路和新方法，為全色顯示的實(shí)現(xiàn)提供了條件，從而有利于產(chǎn)業(yè)化。


圖1混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意2混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意3混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意中1為透明導(dǎo)電玻璃(具有透明導(dǎo)電層ITO(氧化錫銦)的玻璃)、2為有機(jī)發(fā)光層、2’、2”分別代表兩種不同的有機(jī)發(fā)光材料層(這兩層共同構(gòu)成有機(jī)發(fā)光層2)、3為無機(jī)半導(dǎo)體層、4為背電極、ac代表交流激發(fā)、dc代表直流激發(fā)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，該器件是在透明導(dǎo)電玻璃1的導(dǎo)電層ITO上依次淀積上有機(jī)發(fā)光層2、無機(jī)半導(dǎo)體層3和背電極4構(gòu)成。本實(shí)施例所用材料和器件結(jié)構(gòu)可表示為ITO/PPV/SiO2/Al。有機(jī)發(fā)光層2的厚度為45nm～65nm，無機(jī)半導(dǎo)體層3的厚度可以在30nm附近。
在這種結(jié)構(gòu)器件中，無機(jī)半導(dǎo)體層3的作用隨驅(qū)動(dòng)電壓大小的不同而變化，因而器件的發(fā)光機(jī)理也隨之變化a.外加電壓低時(shí)，SiO2層只起電子傳輸?shù)墓δ?，將從陰極發(fā)射的電子傳輸?shù)絇PV層與其中的空穴復(fù)合發(fā)光；b.外加電壓中等，SiO2中發(fā)生電子倍增現(xiàn)象，PPV中的空穴和經(jīng)SiO2層倍增后的電子復(fù)合發(fā)光；c.外加電壓更高(是相對(duì)值，通常為幾十伏)時(shí)，SiO2中電子加速后的能量達(dá)到可以直接碰撞激發(fā)PPV分子，產(chǎn)生類陰極射線發(fā)光的程度，此時(shí)，部分電子在進(jìn)入有機(jī)發(fā)光層時(shí)，直接與該層邊界處一薄層(厚度小于10nm)內(nèi)的PPV分子碰撞產(chǎn)生類陰極射線發(fā)光，同時(shí)，經(jīng)過碰撞和未經(jīng)碰撞的電子繼續(xù)進(jìn)入PPV層，并與該層中的空穴復(fù)合，產(chǎn)生有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光。與陰極射線相似，類陰極射線是指在固體中經(jīng)電場(chǎng)加速的高能電子，由其直接與發(fā)光中心碰撞引起的發(fā)光稱為類陰極射線發(fā)光。由于電子在SiO2層內(nèi)得到了倍增，與現(xiàn)有的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光器件相比，本器件的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光明顯得到了增強(qiáng)。用交流或正向(ITO為正極)直流電場(chǎng)激發(fā)下，本發(fā)明即可在同一個(gè)平板顯示器件內(nèi)得到類陰極射線發(fā)光和加強(qiáng)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光的混合激發(fā)發(fā)光。
如圖2所示的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，是在透明導(dǎo)電玻璃1的導(dǎo)電層ITO上依次淀積上有機(jī)發(fā)光層2’、有機(jī)發(fā)光層2”、無機(jī)半導(dǎo)體層3和背電極4組成，其所用材料和結(jié)構(gòu)可表示為ITO/PPV/Alq3/SiO2/Al。此結(jié)構(gòu)中的有機(jī)發(fā)光層采用了兩種不同的發(fā)光材料，利用材料發(fā)光顏色的不同，可得到兩種材料發(fā)光的混合色，實(shí)現(xiàn)了發(fā)光顏色的互補(bǔ)。為確保電子能順利通過Alq3層2”進(jìn)入PPV層2’，有機(jī)發(fā)光層2”的厚度應(yīng)小于10nm，有機(jī)發(fā)光層2’的厚度取35m～55m比較合適。本實(shí)施例的發(fā)光原理同實(shí)施例1相同，只是本例中在Alq3層2”內(nèi)主要發(fā)生的是類陰極射線發(fā)光，PPV層2’內(nèi)主要發(fā)生的是有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光。
在實(shí)施例1和實(shí)施例2兩種結(jié)構(gòu)的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件的基礎(chǔ)上，還可采用2至3個(gè)發(fā)光層疊加的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。如圖3所示，本例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上給出了2個(gè)發(fā)光層的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，即在透明導(dǎo)電玻璃層1的導(dǎo)電層ITO上依次淀積上有機(jī)發(fā)光層2’、有機(jī)發(fā)光層2”、無機(jī)半導(dǎo)體層3、有機(jī)發(fā)光層2’、有機(jī)發(fā)光層2”、無機(jī)半導(dǎo)體層3和背電極5組成。依可選用材料，其結(jié)構(gòu)可表示為ITO/PPV/Alq3/SiO2/PPV/Alq3/SiO2/Al。該結(jié)構(gòu)用交流或正向直流電場(chǎng)激發(fā)，可得到類似單個(gè)發(fā)光層結(jié)構(gòu)中的各種發(fā)光情況，可實(shí)現(xiàn)類陰極射線發(fā)光及有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光兩種混合激發(fā)。本級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的器件還可采用“透明導(dǎo)電玻璃(ITO)/無機(jī)半導(dǎo)體層/有機(jī)發(fā)光層/無機(jī)半導(dǎo)體層/有機(jī)發(fā)光層/無機(jī)半導(dǎo)體層/背電極”所構(gòu)成的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)必須采用交流電場(chǎng)激發(fā)。同樣，本發(fā)明還可采用三個(gè)發(fā)光層的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，其發(fā)光機(jī)理與兩個(gè)發(fā)光層級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的機(jī)理一樣。由于本級(jí)聯(lián)機(jī)構(gòu)器件采用了多個(gè)發(fā)光層，這即可克服單個(gè)發(fā)光層容易出現(xiàn)的亮度飽和現(xiàn)象，又使器件的發(fā)光亮度得到更有效的提高。更值得一提的是，可通過在級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的不同級(jí)發(fā)光層采用不同的有機(jī)發(fā)光材料、以及在不同的無機(jī)半導(dǎo)體層中摻雜不同發(fā)光中心的方法，得到更加豐富的發(fā)光顏色。
以上三個(gè)實(shí)施例中，有機(jī)發(fā)光層2可采用喹啉鋁(Alq3)或聚對(duì)苯乙炔(PPV)、MEH-PPV等有機(jī)小分子或高分子場(chǎng)致發(fā)光材料；無機(jī)半導(dǎo)體層3可采用二氧化硅(SiO2)或氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)等II-VI族化合物材料；背電極5通常采用鋁(Al)、金(Cu)或其他金屬材料。
在以上幾種實(shí)施例結(jié)構(gòu)的器件中，均可在其無機(jī)半導(dǎo)體層3中根據(jù)需要摻入過渡族金屬(如錳)、稀土元素(如鋱)以及其他無機(jī)發(fā)光中心。這種摻雜結(jié)構(gòu)的器件，當(dāng)激發(fā)電壓低于半導(dǎo)體內(nèi)發(fā)光中心發(fā)光的閾值電壓(Vth)時(shí)，可得到與實(shí)施例1中a，b相同的結(jié)果；當(dāng)電壓高于半導(dǎo)體發(fā)光中心發(fā)光的閾值電壓(Vth)時(shí)，從陰極發(fā)射出的部分電子將激發(fā)半導(dǎo)體內(nèi)的發(fā)光中心，產(chǎn)生無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光，通過半導(dǎo)體層的電子中，部分能量較高的電子進(jìn)入有機(jī)發(fā)光層直接碰撞激發(fā)邊界處的有機(jī)分子，發(fā)生類陰極射線發(fā)光，引起以上兩類發(fā)光后的低能電子同未經(jīng)碰撞的高能電子共三類在PPV層內(nèi)同從另一電極注入的空穴復(fù)合，產(chǎn)生有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光。由于被加速的電子的能量分布是連續(xù)的，無論是能量高的電子還是能量低的電子(包括已發(fā)生碰撞激發(fā)發(fā)光的電子)均可在PPV層內(nèi)與空穴復(fù)合，產(chǎn)生有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光。所以，本發(fā)明的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件中，若在無機(jī)半導(dǎo)體層中摻入發(fā)光中心，便可得到無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光、類陰極射線發(fā)光及加強(qiáng)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光三種的混合激發(fā)發(fā)光。
以上兩種或三種的混合激發(fā)發(fā)光過程是互補(bǔ)的、又是相加的，而且還有一種過程加強(qiáng)另一種過程的作用。所以，總的結(jié)果是增強(qiáng)了原有的發(fā)光。另一方面，這種組合還有助于調(diào)節(jié)發(fā)光行為和實(shí)現(xiàn)新的現(xiàn)象，如器件的發(fā)光顏色、老化速度、發(fā)光效率、亮度電壓曲線(是多像元?jiǎng)討B(tài)顯示影響灰度級(jí)的主要因素)等發(fā)光性能可得到提高和改善。
權(quán)利要求
1.一種混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，由透明導(dǎo)電玻璃(1)、發(fā)光層和背電極(4)組成，其特征在于發(fā)光層是由淀積于透明導(dǎo)電玻璃(1)導(dǎo)電層(ITO)上的有機(jī)發(fā)光層(2)和無機(jī)半導(dǎo)體層(3)所構(gòu)成的有機(jī)無機(jī)復(fù)合發(fā)光層，在交流或正向直流電場(chǎng)激發(fā)下，可實(shí)現(xiàn)類陰極射線發(fā)光和加強(qiáng)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光兩種方式的混合激發(fā)發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，其特征在于有機(jī)發(fā)光層(2)采用喹啉鋁(Alq3)或聚對(duì)苯乙炔(PPV)、MEH-PPV等有機(jī)小分子或高分子場(chǎng)致發(fā)光材料；無機(jī)半導(dǎo)體層(3)采用二氧化硅(SiO2)或氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)等II-VI族化合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，其特征在于有機(jī)發(fā)光層(2)由有機(jī)發(fā)光層(2’)和有機(jī)發(fā)光層(2”)兩種不同的有機(jī)發(fā)光材料構(gòu)成，有機(jī)發(fā)光層(2’)的厚度為35nm～55nm，有機(jī)發(fā)光層(2”)的厚度小于10nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，其特征在于可采用2至3個(gè)發(fā)光層的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，在交流或正向直流電場(chǎng)激發(fā)下，該器件可實(shí)現(xiàn)類陰極射線發(fā)光和有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光兩種方式的混合激發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，其特征在于級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的不同發(fā)光層可采用不同的有機(jī)發(fā)光材料，以獲得更加豐富的發(fā)光顏色。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，其特征在于在無機(jī)半導(dǎo)體層(3)中摻入無機(jī)發(fā)光中心，在交流或正向直流電場(chǎng)激發(fā)下，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光、類陰極射線發(fā)光和有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光三種方式的混合激發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，其特征在于可采用2至3個(gè)發(fā)光層的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，在交流電場(chǎng)激發(fā)下，該器件可實(shí)現(xiàn)無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光、類陰極射線發(fā)光和有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光三種方式的混合激發(fā)發(fā)光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件，其特征在于級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的不同發(fā)光層可采用不同的有機(jī)發(fā)光材料以及在無機(jī)半導(dǎo)體層中摻雜不同的發(fā)光中心的方法，獲得更加豐富的發(fā)光顏色。
全文摘要
一種混合激發(fā)發(fā)光平板顯示器件,由淀積于透明導(dǎo)電玻璃(1)上的有機(jī)發(fā)光層(2)、無機(jī)半導(dǎo)體層(3)所構(gòu)成的有機(jī)無機(jī)復(fù)合發(fā)光層和背電極(4)構(gòu)成,通過選擇一定的材料和激發(fā)條件可實(shí)現(xiàn)類陰極射線、有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光以及無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光中兩種或三種的混合激發(fā)。本發(fā)明利用混合激發(fā)發(fā)光時(shí)各個(gè)激發(fā)過程互相補(bǔ)充、相互疊加及定向加強(qiáng)的性質(zhì),可有效提高薄膜平板顯示器件的發(fā)光亮度,獲得各種混合色。同時(shí),本發(fā)明還可克服無機(jī)場(chǎng)致發(fā)光中缺少藍(lán)光材料的難題,彌補(bǔ)有機(jī)及共軛高分子發(fā)光材料在電子輸運(yùn)性和穩(wěn)定性方面的不足。尤其是采用2至3個(gè)發(fā)光層級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí),可在同一器件內(nèi)采用多種不同的發(fā)光材料,得到更加豐富的發(fā)光顏色。
文檔編號(hào)H05B33/12GK1333646SQ0112419
公開日2002年1月30日 申請(qǐng)日期2001年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月23日
發(fā)明者徐征, 徐敘瑢 申請(qǐng)人:北方交通大學(xué)