專利名稱：單一有機材料的變色場致發(fā)光屏的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變色平板顯示屏，它只用一種有機場致發(fā)光材料制成，適用于穩(wěn)態(tài)及動態(tài)的彩色顯示。
背景技術：
彩色化是現(xiàn)代顯示中的主要技術要求之一。顯示技術有穩(wěn)態(tài)及動態(tài)兩個層次，彩色化也相應地分為穩(wěn)態(tài)及動態(tài)兩種。它們實現(xiàn)的技術方案是相同的，但動態(tài)顯示對材料的要求更高，它要求發(fā)光期間或壽命要短于更換一幀圖像的時間。這樣屏的發(fā)光顏色的變化速度才能比每一幀圖象的更換速度還要快。但依靠人眼對瞬態(tài)發(fā)光的視覺暫留效應，它給人的視覺還是連續(xù)變化的，既不是分立的圖像，又不會拖尾。
穩(wěn)態(tài)的變色發(fā)光屏中，每種材料的發(fā)光顏色都是固定的，只是發(fā)光強度可以變化。目前，得到不同發(fā)光顏色的方法有以下幾類(1)利用三基色(紅、綠、藍三種顏色)發(fā)光材料匹配而成的彩色，每種材料發(fā)出一種固定波長的光，把三種顏色的發(fā)光疊加在一起，改變每種顏色的強度所占的比例，就可得到彩色或全色(可以重現(xiàn)自然界中的任何顏色)圖象。
(2)用兩種不同發(fā)光顏色的材料匹配，獲得新的發(fā)光顏色，例如綠色和黃色匹配成黃綠色。
(3)用一種材料發(fā)出的藍色發(fā)光激發(fā)另一發(fā)光材料，使這樣得到的發(fā)光和剩余的(未引起激發(fā)的)藍光疊加，得到其它顏色。例如利用氮化鎵GaN的藍光和被它激發(fā)出的黃光匹配得到白光。
(4)用濾光的方法，只允許白光中所需顏色的部分通過。
現(xiàn)有穩(wěn)態(tài)的變色發(fā)光屏的特點是(1)每種材料的發(fā)光顏色是固定的，改變驅動電壓只能改變它們的相對強度，不能改變它們各自發(fā)光的顏色。(2)至少需用兩種以上的發(fā)光材料；(3)激發(fā)停止后，發(fā)光光強的衰減緩慢，達不到動態(tài)顯示的速度要求。
動態(tài)變色發(fā)光屏在使用時發(fā)光顏色隨時間變化，變化的速度比每一幀圖像的更換速度(幀頻大于50Hz)還要快，依靠人眼對瞬態(tài)發(fā)光的視覺暫留，人們感覺圖像是連續(xù)的，沒有閃爍。它的制備方法與上面講的各種技術相同，仍是使用兩種以上的發(fā)射不同固定發(fā)光顏色的材料。唯一、又重要的區(qū)別在于，這些材料在激發(fā)結束后的發(fā)光持續(xù)時間要短到圖象換幀時間以下，避免拖尾。
穩(wěn)態(tài)的變色發(fā)光屏和動態(tài)的變色發(fā)光屏，已用于光致發(fā)光的等離子體顯示，光致發(fā)光的三基色節(jié)能燈、陰極射線發(fā)光的彩色電視。它也用于平板顯示，如計算機的監(jiān)視器，場致發(fā)光的彩色屏。穩(wěn)態(tài)及動態(tài)變色有相同處，又有原則差別，能在動態(tài)情況下使用的發(fā)光材料也可在穩(wěn)態(tài)情況下使用。但在穩(wěn)態(tài)情況下可用的屏不一定能在動態(tài)情況下使用。這些材料的特點是各種材料的發(fā)光顏色都是固定的。變色是靠改變不同材料(發(fā)出不同顏色的光)發(fā)光的相對強度。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是只用一種場致發(fā)光材料和特殊結構，獲得可調強度、可調顏色的發(fā)光。它的性能取決于器件結構，材料性質及激發(fā)條件，缺一不可。
本發(fā)明的措施是將亮度控制及顏色控制分開，使它們分別獨立進行，以保持各種顏色的發(fā)光強度相近。辦法是在SiO2及發(fā)光層間加一金Au電極，使它既可充當電極，又可透過電子，在發(fā)光層及ITO之間加一限制電子逸出，只準空穴注入的絕緣層。
本發(fā)明的技術方案1.結構及材料采用一個公用的可透過電子的金Au電極，將控制發(fā)光強度及控制發(fā)光顏色的兩個薄膜部件聯(lián)接在一起。有機場致發(fā)光層采用具有輻射復合及激子發(fā)光兩個光譜峰，發(fā)光壽命小于毫秒的單一有機小分子場致發(fā)光或有機高分子場致發(fā)光材料。結構依次為鋁Al電極，電子加速層，可透過電子的金Au電極，有機場致發(fā)光層，限制電子逸出、允許空穴注入的絕緣層，ITO電極及玻璃襯底。
2.驅動條件a.采用兩個各自獨立的電源V1和V2，V1控制電子的加速，V2控制有機場致發(fā)光的變色；電源V1的電壓幅值20V～150V，電源V2的電壓幅值0V～100V。
b.兩個電源都連接到接地的金Au電極，金電極的電位為零電壓。
c.V1用交流或直流，V1用直流時，鋁Al電極接負。V2用直流，在V2為低電壓時，ITO電極接正，在V2為高電壓時，ITO電極接負。
本發(fā)明的有益效果采用單一材料即可得到不同顏色的發(fā)光，又由于材料發(fā)光壽命短于10-3秒，既可實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，又可實現(xiàn)動態(tài)顯示，而且工藝簡單、成本低、驅動方便，V1可用直流，也可用交流(正弦、方波或三角脈沖波)調節(jié)亮度，選定發(fā)光強度后，即可固定。只調控直流V2即可變色。


圖1單一有機材料的變色發(fā)光屏結構示意中鋁Al電極1、電子加速層2、可透過電子的金Au電極3、有機場致發(fā)光層4、限制電子逸出、允許空穴注入的絕緣層5、ITO電極6及玻璃襯底7。
圖2 ITO/SiO2/MEH-PPV/SiO2/Al中固態(tài)陰極射線發(fā)光兩個發(fā)光峰的變化圖中Voltage電壓，Intensity發(fā)光強度，Long wavelength長波，short wavelength短波。
具體實施例方式
依附圖1為實施方式對本發(fā)明作進一步說明單一有機材料的變色場致發(fā)光屏的結構依次為鋁Al電極1、電子加速層2、可透過電子的金Au電極3、有機場致發(fā)光層4、限制電子逸出、允許空穴注入的絕緣層5、ITO電極6及玻璃襯底7。
鋁Al電極的厚度大于50nm。
電子加速層2采用二氧化硅SiO2，其厚度為50nm～500nm。
可透過電子的金Au電極3的薄膜厚度小于1nm?？赏高^電子的電極還可采用電阻率較低的銀Ag電極。
有機場致發(fā)光層4采用聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)]對苯乙炔MEH-PPV，其厚度20nm～50nm。
限制電子逸出、允許空穴注入的絕緣層5，采用SiO2，其薄膜的厚度為5nm～20nm。
按以上各層所采用材料其結構表示Al/SiO2/Au/MEH-PPV/SiO2/ITO/玻璃襯底凡具有輻射復合及激子發(fā)光兩個光譜峰，發(fā)光壽命小于毫秒的有機小分子場致發(fā)光或有機高分子場致發(fā)光材料均可作為有機場致發(fā)光層。有機小分子場致發(fā)光材料有喹琳鋁Alq3，有機高分子場致發(fā)光材料包括聚對苯乙炔PPV、碳9-聚苯對乙炔C9-PPV、聚2-甲氧基5-(2-乙基己氧基)對苯乙炔MEH-PPV，厚度20nm～50nm。
有機小分子場致發(fā)光材料，以熱蒸發(fā)方法沉積；有機高分子場致發(fā)光材料，用甩涂方法制備。蒸鍍是在10-6乇的真空中進行，甩涂的轉速在1000轉/分鐘左右。它們的發(fā)光壽命都要低于10-3秒，都可用于動態(tài)顯示，自然也可用于穩(wěn)態(tài)顯示。
驅動條件a.兩個電源都連接到可透過電子的金Au電極，金Au電極接地(電位為零電壓)。電源V1采用交流，一端接金Au電極，另一端接鋁Al電極，控制電子的加速。電源V2采用直流，在V2為低電壓時，正端接ITO電極，負端接Au電極，在V2為高電壓時，負端接ITO電極，正端接Au電極，控制有機場發(fā)光層變色。
b.電源V1還可采用直流，鋁Al電極接負。
d.根據(jù)MEH-PPV材料的發(fā)光隨電壓的變色規(guī)律，電源V1的電壓幅值20V～150V。V2的電壓幅值0V～100V。
本發(fā)明的依據(jù)在固態(tài)陰極射線直接轟擊有機場致發(fā)光體產生發(fā)光(已經在具有四種電學及光學性質不同的有機及無機材料上證實其普遍性，并用另一種方法對其做了交叉證明)的現(xiàn)象中，觀察到發(fā)光光譜有兩個發(fā)光峰，短波光及長波光。這一現(xiàn)象在很多材料上，如哇琳鋁Alq3，聚對苯乙炔PPV，聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)]對苯乙炔MEH-PPV上都得到證實。當交流驅動電壓升高時，先是出現(xiàn)長波光及它的增長，到電壓達到一定幅度后它開始下降。電壓繼續(xù)升至一定電壓后，與長波光繼續(xù)下降的同時，短波光逐漸出現(xiàn)并繼續(xù)上升，驅動電壓大到一定幅度后，長波光已弱到測不出來，而短波光還繼續(xù)上升，如圖2所示。
這里用有機場致發(fā)光層MEH-PPV夾在兩層SiO2之間，兩邊是Al，ITO電極的結構，表示為Al/SiO2/MEH-PPV/SiO2/ITO其中二氧化硅SiO2的厚度為50～500nm，聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)]對苯乙炔MEH-PPV的厚度為40nm～70nm，以交流電壓激發(fā)時得到403nm及583nm兩個發(fā)光峰。在交流電壓激發(fā)下，發(fā)光光譜隨電壓變化，從光譜變化劃分有三個不同區(qū)域。
(1)0～60V時，只有長波光，是激子的光譜，峰值為583nm(2)60～90V時，出現(xiàn)短波發(fā)光，峰值為403nm。這時，長短波光并存，長波光強下降，短波光強上升。光譜在583nm和403nm中間向403nm變化，不同電壓下光譜都不同。
(3)大于90V時，只有短波光，是輻射復合的光譜，峰值為403nm。
此處發(fā)光壽命很短，當電壓是用矩形脈沖，就得到該電壓下的光譜。當電壓是用三角脈沖或隨時間變化的其它波形，在此電壓上升時間內瞬態(tài)光譜將發(fā)生變化，可得到更豐富的發(fā)光顏色，是各種電壓下相應光譜的疊加。
但在這種結構中，長波光及短波光的發(fā)光強度懸殊較大。本發(fā)明采用了兩個獨立電源，分別控制電子加速及顏色，這樣可使不同顏色的發(fā)光強度相近。
權利要求
1.單一有機材料的變色場致發(fā)光屏，它的結構依次包括鋁Al電極(1)，電子加速層(2)，有機場致發(fā)光層(4)，限制電子逸出、允許空穴注入的絕緣層(5)，ITO電極(6)及玻璃襯底(7)，其特征在于在電子加速層(2)和有機場致發(fā)光層(4)之間有一個公用可透過電子的金Au電極(3)；有機場致發(fā)光層(4)，采用具有輻射復合及激子發(fā)光兩個光譜峰，發(fā)光壽命小于毫秒的單一有機小分子場致發(fā)光或有機高分子場致發(fā)光材料；發(fā)光屏的驅動條件采用兩個各自獨立的電源V1和V2，V1控制電子的加速，V2控制有機場致發(fā)光的變色。
2.根據(jù)權利要求1所述的單一有機材料的變色場致發(fā)光屏，其特征在于具有輻射復合及激子發(fā)光兩個光譜峰，發(fā)光壽命小于毫秒的的有機小分子場致發(fā)光或有機高分子場致發(fā)光材料喹琳鋁Alq3、聚對苯乙炔PPV、碳9-聚苯對乙炔C9-PPV、聚2-甲氧基5-(2-乙基己氧基)對苯乙炔MEH-PPV。
3.根據(jù)權利要求1所述的單一有機材料的變色場致發(fā)光屏，其特征在于a.兩個電源V1和V2都連接到接地的金Au電極，金電極的電位為零電壓；b.V1用交流或直流，V1用直流時，鋁Al電極接負，V1的幅值在20V～150V；V2用直流，在V2為低電壓時，ITO電極接正，在V2為高電壓時，ITO電極接負，V2的幅值在0V～100V。
全文摘要
一種單一有機材料的變色場致發(fā)光屏，適用于穩(wěn)態(tài)及動態(tài)彩色顯示。結構為鋁Al電極(1)，電子加速層(2)，可透過電子的金Au電極(3)，有機場致發(fā)光層(4)，限制電子逸出、允許空穴注入的絕緣層(5)，ITO電極(6)及玻璃襯底(7)。驅動條件電源V
文檔編號H05B33/14GK1556665SQ20041000019
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權日2004年1月8日
發(fā)明者徐征, 徐 征 申請人:北京交通大學