CN100557845C - 一种场致发光器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种场致发光器件，它包含一个基质(1)，一个毗连所述基质(1)的多孔层(2)，一个毗连所述多孔层(2)的叠层体，它至少由一个第一电极(3)，一个场致发光层(4)和第二电极(5)组成，一种至少部分地存在于多孔层(2)的孔中的有色材料，优选墨汁。所述多孔层(2)可以是分段的并包含许多不同的有色材料，以便获得黑色基体结构和/或滤色镜结构。本发明还涉及一种制造场致发光器件的方法。

Description

一种场致发光器件及其制造方法
本发明涉及一种场致发光器件，它包含一个基质和一个至少由一个第一电极，一个场致发光层和第二电极组成的叠层体。
已知有各种基于不同原理的电子驱动显示器系统的实施方案并被广泛应用。
根据所述原理之一，应用了作为光源的，所谓OLED的有机发光二极管制成。有机发光二极管是由许多层功能层构成。在“飞利浦公司科学研究期刊1998，51，467”上，提出了对一种典型的OLED结构的描述。一种典型的结构包含作为透明电极(阳极)的ITO(氧化铟锡)层，导电聚合物层，场致发光层，亦即发光材料，尤其是发光聚合物材料的涂层，和金属电极，优选具有低自由能的金属，(阴极)。这一类结构经常被置于基质上，该基质通常是玻璃。产生的光通过该基质到达观察者。在场致发光层中包含发光聚合物的OLED也称做聚LED或PLED。
为了改善发光效率或亮度，有机LED可进一步包含多层功能层。例如，这一类LED在US 2001/0019242中作了讲述。例如，一种功能层可能是滤色镜。
本发明的一个目的是要提供一种能以简单又快速的方法制造出具有滤色镜的高发光效率的改善了的场致发光器件。
这一目的通过这样一种场致发光器件得以实现，这种场致发光器件包含一个基质，一个毗连所述基质上的多孔层，一个毗连所述多孔层上的叠层体，所述叠层体包括至少一个第一电极，一个场致发光层和第二电极，并且在多孔层(2)的孔中至少部分地存在一种有色材料。
所述多孔层导致由场致发光器件发出的光的耦合得到了改善，因为所述多孔层具有低的折射率和干扰全部内反射。通过将有色材料引入多孔层的孔中这一简单的方法便制得了滤色镜，这滤色镜改变了场致发光器件的发射颜色并改善了日光对比度。优点是制造这种滤色镜不需要再补充涂层。
按照权利要求2的有利实施方案，使有色材料的吸收性能能够适应场致发光层所发射的光的发射光谱。
按照权利要求3～5的有利实施方案，使带有黑色基体结构和/或滤色镜结构的场致发光器件能够以简单的方法制得。
按照权利要求6使用墨汁作为有色材料的有利之处是，这种有色材料能够很容易地和迅速地被引入多孔层的孔中。再一个优点在于这种有色材料可以在稍后的阶段引入多孔层中。这是成本效率极高的并且，视所采用的叠层体而定，这种有色材料能适应所述叠层体的(发射)性能。
本发明还涉及以下这样一种场致发光器件的制造方法，这种场致发光器件包含一个基质，一个毗连所述基质上的多孔层，一个毗连所述多孔层上的叠层体，所述叠层体至少由一个第一电极，一个场致发光层和第二电极组成，并且在多孔层(2)的孔中至少部分地存在一种有色材料，所述有色材料采用喷墨打印法将其引入多孔层中。
喷墨打印法使滤色镜能够以简单，快速和经济的方法制得。尤其是它使包含黑色基体和/或像素型滤色镜结构的场致发光器件能够以简单和快速的方法制得。
根据对二张附图和一个实例的参阅和阐述，本发明的这些目的和其它方面是显而易见的了。
在这些附图中：
图1是场致发光器件的横剖面视图，和
图2表示在孔中注入了有色材料的分段式多孔层。
正如图1所示，一种场致发光器件，它包含基质1，它优选采用透明玻璃板或透明聚合物薄片的型式。在基质1上放置了使场致发光器件所发射的光可透过的多孔层2。所述多孔层2具有低的折射率，从而导致场致发光器件发光效率的改善，这要归功于全部内反射受到干扰这一事实。多孔层2的涂层厚度优选1～10μm。
多孔层2上的孔的尺寸处于纳米量级，优选处于20～100nm范围内。多孔层2优选胶体涂层，亦即，它是由胶体或胶体溶液制成。胶体或胶体溶液是异质材料体系，它们含有非常小的，在光学显微镜下都观察不到的颗粒，这些颗粒散布于液体或气体介质中。这些颗粒的特点在于有着非常高的表面积与质量之比。因此，胶体涂层2是由胶体溶液的非常小的颗粒组成，所述颗粒的尺寸的量级为1nm～400nm。另外，多孔层2可含有气凝胶。
叠层体毗连多孔层2上，该叠层体至少包含一个第一电极，优选透明电极3，一个场致发光层4和第二电极5。第一电极3起着阳极作用而第二电极5则起着阴极作用。电极3，5这样设置，以使它们形成二维阵列。
第一电极3可以含有例如p-掺杂硅或含铟氧化锡(ITO)。第二电极5可以含有例如铝，铜，银或金之类的金属，合金或n-掺杂硅。可以优选使第二电极5包含二层或更多层导电层。尤其可以优选使第二电极5包含的第一层是碱土金属，例如钙或钡，和第二层是铝。
场致发光层4含有或者是发光聚合物或者是小的有机分子。根据场致发光层4中所采用的材料的类型，这器件称谓LEP(发光聚合物)或聚LED或SMOLED(小分子有机发光二极管)。优选地，场致发光层4含有发光聚合物。对于发光聚合物，可以采用例如聚对苯乙烯(PPV)，取代PPV，例如二烷氧基-取代PPV或掺杂PPV制得。
另外，这叠层体可以包含额外的涂层，例如空穴迁移层和/或电子迁移层。空穴迁移层被放置在第一电极3和场致发光层4之间。电子迁移层位于第二电极5和场致发光层4之间。这二层涂层都优选含有导电聚合物。
场致发光层4可被分成能发射红、绿和蓝色光的许多彩色像素。为了产生有色光，可在场致发光层4的材料中搀入荧光染料，或者将发射有色光的聚合物用作场致发光层4中的材料。在一个不同的实施方案中，聚合物被用于场致发光层4中，该聚合物发射处于宽波长范围内的光，而多孔层2中的滤色镜结构，用来将来自上述的光形成三基色，红、绿和蓝中任何一种颜色的光。
当将通常是几伏的合适的电压加到电极3，5上时，喷射出向场致发光层4迁移的正和负电荷载流子，它们在该处重新组合，由此产生光。这光在到达观察者之前穿过第一透明电极3，多孔层2和基质1。如果这场致发光层4中搀入了荧光染料，那么，由电子穴复合产生的光激发了上述染料，从而染料本身便发射出三基色中的一种颜色的光。
多孔层2的至少部分孔中配备有有色材料。在本发明中，术语“有色的”不仅包括通常的红、黄、绿、蓝等颜色，而且包括黑色。只要多孔层2含有有色材料，便能制得滤色镜。可以优选将两种或更多种有色材料引入多孔层的孔中。正如图2所示，有利之处是，这会导致把多孔层2分成许多段，和形成滤色镜结构。这些段可以采取例如带条和/或像素型式。优选地，多孔层2包含带型和像素型段，特别优选所述带型段由黑色材料形成，和像素型段由红，绿或蓝色材料形成。在本实施方案中，这一种分段导致在多孔层2中形成黑色基体结构以及滤色镜结构。带型段优选其宽度为50～100μm。像素型段优选其尺寸为200×300μm。
特别优选的有色材料是墨汁。适用的墨汁通常除了有机溶剂以外，还包含一种或多种粘结剂、导电盐类以及，如有需要，可进一步包含辅助剂和添加剂。部分地，这些材料也可采用呈含水形态的。适用的墨汁另外地可含有颜料或染料。可以采用由以下材料制成的染料，例如C.I.酸性红118，C.I.酸性红254，C.I.酸性绿25，C.I.酸性蓝113，C.I.酸性蓝185，C.I.酸性蓝7，或C.I.酸性黑194。可以采用由以下材料制成的颜料，例如C.I.颜料红177，C.I.颜料红5，C.I.颜料红12，C.I.颜料绿36，C.I.颜料蓝209或C.I.颜料蓝16。墨汁中染料或颜料的用量优选地占墨汁总量的0.1～20wt％.
为了制造出在其孔中含有一种或多种有色墨汁的多孔层2，有利的方法是采用由喷墨打印法制成。喷墨打印法是一种已知的方法，借助于这一方法能以不接触方式对各种基质进行涂敷。例如可采用喷墨打印法制造液晶显示屏中的滤色镜。
首先，借助于例如溶胶-凝胶法或旋涂法，在基质1上涂上例如SiO2或金属氧化物的多孔层2。例如，如果所述多孔层2是一种胶体涂层，首先制备胶体水溶液，随后，借助旋涂法将所述溶液涂敷在基质1上。在经温度150～180℃的干燥之后，便制得了牢固地粘结在基质1上的透明多孔层2。
将墨汁直接喷涂在多孔层2上是可能的，例如，因为可以将包含多孔层2的基质1放置在喷墨打印机中。由于表面张力的结果，墨汁至少部分地进入到了多孔层2的孔中。多孔层2中含有墨汁的孔的数量之多少，取决于多孔层2的层厚和在喷墨打印过程中喷射在多孔层2上的墨汁的量。这种打印方法的精确度也由所述两个因素确定。这方法的优点在于随后的干燥过程是不必要的了，因而将有色墨汁作为有色材料能被迅速地和经济地引入到多孔层2的孔中。
如果多孔层2应具有黑色基体结构和滤色镜或滤色镜结构，优选地首先使用黑色墨汁，用这样的方式使带型段形成格子。随后使用有色墨汁。
根据场致发光层4所发射的光的波长和根据场致发光器件的用途，多孔层2可以含有一种、两种或三种不同的有色材料。
虽然讲述的本发明仅涉及被动式场致发光器件，但本发明也能用于主动式场致发光器件。在主动式场致发光器件中，第一电极具有像素结构，和每个单独的像素电极由至少两个薄膜晶体管和一个电容器驱动。
其次，将对本发明的一个能构成可以实现的实例的实施方案进行阐述。
实施例
通过利用去离子水稀释含有粒径50nm的SiO2胶体溶液(Levasil牌VPAC 4056)的方法制备出含有的SiO2浓度为5％的SiO2胶体溶液。使制得的胶体水溶液通过具有孔径为5μm的膜滤器。基质1采用由厚度为1.1mm的玻璃板制成，将这玻璃板夹在自旋敷涂机中，然后涂以所述SiO2胶体水溶液。在这一方法中，基质1以200rpm的转速旋转，并在所述旋转过程中，借助于红外线灯使上述溶液干燥。随后将带有涂层的基质1放进烘箱内经受150℃的烘烤。牢固地粘结在基质1上的SiO2多孔层2具有的层厚为200nm。
将带有涂层的基质1引入喷墨打印机中，然后，首先将黑色墨汁喷刷在多孔层2上，如此地制得黑色基体结构。其次，依次喷刷红、蓝和绿色墨汁，以便在除了所述黑色基体结构之外，又制得滤色镜结构。使作为第一电极3的层厚100nm的ITO，形成在多孔层2上，随后使其结构化。其次，连续地形成层厚200nm的聚乙烯二羟基噻吩(PDOT)作为空穴传导层和层厚80nm的场致发光层4。场致发光层4被分成发射红、绿和蓝色光的彩色像素。发射红色光的彩色像素包含聚〔{9-乙基-3，6-双(2-氰基1，2-亚乙烯基)亚咔唑基}〕交替-共聚-〔2甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基〕〕，发射蓝色光的彩色像素包含聚〔9，9-二己基芴基-2，7-二基〕和发射绿色光的彩色像素包含聚〔{9，9-二辛基-2，7-二亚乙烯基-芴基}-交替-共聚-〔2甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基〕〕。发射红色光的彩色像素是对着多孔层2的孔中含有红色墨汁的区域。同样，发射绿色光的彩色像素和发射蓝色光的彩色像素是分别地对着多孔层2的孔中含有绿色墨汁和蓝色墨汁的区域。多孔层2中含有黑色墨汁的带型段将像素分成三色组，每个三色组具有红、绿和蓝像素。在场致发光层4上设置有第二电极，它由层厚5nm的Ba和层厚200nm的Al组成。
制得的场致发光器件显示改善的日光对比度和基色的高色谱纯度。

Claims (7)

1.一种场致发光器件，它包含基质(1)，毗连所述基质(1)上的多孔层(2)，毗连所述多孔层(2)上的叠层体，所述叠层体包括至少第一电极(3)，场致发光层(4)和第二电极(5)，并且在多孔层(2)的孔中至少部分地存在作为滤色镜的有色材料。
2.权利要求1的场致发光器件，其特征在于多孔层(2)含有至少两种有色材料。
3.权利要求2的场致发光器件，其特征在于多孔层(2)是分段的。
4.权利要求3的场致发光器件，其特征在于多孔层(2)的这些段具有不同的形状。
5.权利要求4的场致发光器件，其特征在于多孔层(2)的这些段采取带条和/或像素型式。
6.权利要求1～5之任一项的场致发光器件，其特征在于有色材料是墨汁。
7.一种制造场致发光器件的方法，所述器件包含基质(1)，毗连所述基质(1)上的多孔层(2)，毗连所述多孔层(2)上的叠层体，所述叠层体至少由第一电极(3)，场致发光层(4)和第二电极(5)组成，并且在多孔层(2)的孔中至少部分地存在作为滤色镜的有色材料，其特征在于这有色材料采用墨汁喷射打印法将其引入多孔层(2)中。
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Granted publication date: 20091104

Termination date: 20100618