專利名稱：一種在同一基板上實現雙色聚合物電致發光的器件制備方法
技術領域：
本發明屬于有機電致發光技術領域，具體涉及一種雙色聚合物電致發光器件的的制備方法。
背景技術：
自從1990年第一個根據PPV材料制備的聚合物電致發光器件(PLEDs)被報導以來[1]，可溶性PPV衍生物由于具有良好的加工性能、易得到不同顏色、發光效率比較高、色純度和色穩定性比較好的優點，已經被廣泛的應用為PLED中的發光層材料[2-5]。電致發光(EL)聚合物一般采用旋涂的方法成膜，這樣基板只覆蓋了一種材料，比較適合于制備單色器件[6-7]。因而紅綠藍(RGB)三色集成在同一基板上以實現不同顏色發射仍然是PLED顯示領域的一個難題。
由RGB發光單元并列排布在基板上的RGB并列法可以實現全彩顯示。根據這種方法，旋涂法制備的聚合物薄膜需要被像素化。由于一般用于PLED發光的聚合物在水或者有機溶劑中的溶解性，傳統的光刻法或者濕刻法都很難有效圖案化聚合物薄膜而形成次像素點。噴墨打印技術可以直接使用不同顏色的發光材料形成RGB像素點，已經被證明是一種可行方法。但是，這種技術目前仍然存在一些問題，比如得到的聚合物薄膜的均勻性[8]。
為了在同一基板上同時集成不同的發光材料以實現多色PLEDs，也已經有其他的一些嘗試。比如三次旋涂聚合物層后再蒸鍍電極，然后用等離子體刻蝕實現像素化的方法[9]。還比如Zhang等報導的使用多次旋涂聚合物層并多次蒸鍍電極以實現同一基板上的RGB點發射的方法[10]。
參考文獻[1]J.H.Burroughes，D.D.C.Bradley，A.R.Brown，R.N.Marks，K.Mackay，R.H.Friend，P.L.Burn and A.B.Holmes，Nature 347(1990)539. G.Gustafsson，Y.Cao，G.M.Treacy，F.Klavetter，N.Colaneri and A.J.Heeger，Nature 357(1992)477. N.C.Greenham，S.C.Moratti，D.D.C.Bradley，R.H.Friend and A.B.Holmes，Nature365(1993)628. P.L.Burn，A.Kraft，D.D.C.Bradley，A.R.Brown，R.H.Friend，R.W.Gymer and R.W.Jackson，J.Am.Chem.Soc.115(1993)10117. D.D.C.Bradley and T.Tsutsui(eds.)，Organic Electroluminescence，Cambridge UniversityPress，Cambridge，1995. D.Braun and A.J.Heeger，Appl.Phys.Lett.58(1991)1982. R.H.Friend，A.B.Holmes，S.C.Moratti，D.R.Baigent.Synth.Met.80(1996)119. H.Kobayashi，S.Kanbe，S.Seki，H.Kigchi，M.Kimura，I.Yudasaka，S.Miyashita，T.Shimoda，C.R.Towns，J.R.Burroughes and R.H.Friend，Synth.Met.111-112(2000)125. C.C.Wu，J.C.Sturm，R.A.Register and M.E.Thompson，Appl.Phys.Lett.69(1996)3117. Y.Zhang，J.Peng.W.Gao，K.Yang and Y.Cao，Synth.Met.152(2005)253.

發明內容
本發明的目的在于提供了一種簡單易行的在同一基板上實現雙色聚合物電致發光的器件的制備方法。
本發明提供的在同一基板上實現聚合物雙色電致發光的器件的制備方法，采用兩種聚合物發光材料，使用二次旋涂法，具體步驟為將兩種聚合物發光配制成溶液，先在基板上旋涂第一種聚合物材料，經烘烤以去除溶劑；接著使用一個特定的掩模板，覆蓋在旋涂有第一種聚合物發光材料的基板上，將露出的發光材料擦除；移開掩模板，旋涂第二種聚合物發光材料，同樣條件下烘烤以去除溶劑；最后將基板放入真空蒸鍍室以下蒸鍍金屬電極材料。這里所用的兩種聚合物材料的熒光發射峰在不同的區域。上述方法制備的器件包括兩個不同的區域，單層區域(擦除區域，僅含第二次旋涂的發光材料)和雙層區域(沒有被擦除區域，包含第一種和第二種發光材料)。在外加電場下，兩種區域可以實現不同顏色的發射。
本發明提供的在同一基板上實現雙色聚合物電致發光的器件制備方法，發光材料的選擇需要考慮有機材料的LUMO(最低未占有軌道)能級和HOMO(最高占有軌道)能級是否匹配。通過選擇不同適當的材料和溶劑，使激子的復合區域控制在目的發光層中，從而實現不同的發光顏色和較高的發光效率。比如雙層區域選用CN-PPV(第一層)Si-PPV(第二層)結構，在外加電場下，激子主要在CN-PPV層中復合。這里CN-PPV(氰基-聚苯撐乙烯)cyano-substituted poly[2，5-didecyloxy-1，4-phenylenevinylene]；Si-PPV(硅-聚苯撐乙烯)poly[2，5-dimethyldodecylsilyl-1，4-phenylenevinylene]，均是可溶性PPV衍生物，其結構分別為
本方法簡單易行，對設備和生產環境要求較低，可以簡單地實現雙色發光。
本發明中，掩模板鏤空部分為長條形。基板由玻璃或柔性基片和上面的條狀ITO透明導電薄膜組成。
本發明中，真空蒸鍍室的真空度在10-4Pa以下，電極材料為Al或者Ca/Al。
本發明提供的在同一基板上實現雙色聚合物電致發光的器件制備方法，可以通過改變掩模板的鏤空結構，從而改變發光面積；選擇其它適合的有機聚合物發光層擦除方法，如激光刻蝕法，可實現更精準和細微的去除部分有機發光層，實現象素精細化。本發明提供的制備方法，利用聚合物材料的溶解性，不需要刻蝕，采用掩模板配合擦除部分有機發光層的方法形成不同的發光區域；也不需要多層旋涂及蒸鍍，避免了隨著聚合物膜層數增加帶來的器件制備工藝復雜且難以控制的缺點；該種雙色器件的性能比較起單層器件來，性能沒有明顯降低。本方法簡單易行，對設備和生產環境要求較低，可以簡單地實現雙色發光。選擇三種能級匹配的聚合物電致發光材料，還可以實現同一基板上的三色發射，例如紅藍綠的全色發射。


圖1.用本發明制備的實施例中使用的掩模板結構圖示。
圖2.用本發明制備的實施例中的有機層結構和聚合物結構。
圖3.用本發明制備的實施例中兩個區域的亮度-電流-電壓曲線。
圖4.用本發明制備的實施例中兩個區域的電致發光光譜。
圖5.用本發明制備的實施例中雙層部分有機層的能級結構。
圖中標號1為陽極，2為陰極，3為Si-PPV層，4為CN-PP層，5為玻璃。
具體實施例方式
下面通過實施例和對比例進一步描述本發明。
實施例配制5mg/ml的CN-PPV和Si-PPV溶液，溶劑選用氯仿。CN-PPV和Si-PPV的PL譜峰分別在685nm和514nm處。基板使用覆有條狀ITO的玻璃基板，由條狀ITO陽極和陰極定義的發光區域為4×4個，每個發光區域大小為12mm2。依次進行下列步驟1、首先，在清洗過的ITO玻璃上旋涂一層CN-PPV，旋涂速率為3000rpm，旋涂時間為60s。然后在80℃烘烤2h。
2、其次，使用特定的掩模板，用脫脂棉棒蘸取氯仿將部分有機膜(CN-PPV)擦除。然后旋涂Si-PPV，烘烤。旋涂條件和烘烤條件同CN-PPV。另外，每次旋涂之后要將邊界的有機層擦除以露出ITO電極。掩模板結構如圖1所示。兩步旋涂之后的基板加有機層結構以及兩種材料的結構如圖2所示。以上操作均在室溫下進行。
3、再次，把基板放入真空蒸鍍室，當真空達到10-4Pa時，蒸鍍200nm的鋁電極。最后對器件進行電致發光性能測試。器件的亮度-電流-電壓曲線和電致發光光譜分別如圖3和圖4所示。由圖3可知，單層區域的光譜峰在514nm，發綠色光(圖中標記為G)，啟動電壓為8.2V，最大亮度為3796cd/m2(25V)，100cd/m2時的發光效率為0.41lm/W。雙層區域CN-PPVSi-PPV部分的電致發光光譜峰在686nm，為紅色光(圖中標記為R)，啟動電壓為7.5V，最大亮度為1800cd/m2(17.5V)，100cd/m2時的發光效率為0.47lm/W。實現了同一基板上的雙色發射。雙層部分的有機層能級結構如圖5所示。
對比例1為了比較雙色器件的性能，另外制備了相同條件下的以Si-PPV為發光層的單層器件。器件的電致發光光譜峰在516nm，啟動電壓為8.0V，最大亮度為3810cd/m2(25V)，100cd/m2時的發光效率為0.34lm/W。可以看出，比較起實施例器件的單層區域，發光性能基本一致。
對比例2為了比較雙色器件的性能，另外制備了相同條件下的以CN-PPV為發光層的單層器件。器件的電致發光光譜峰在685nm，啟動電壓為5.5V，最大亮度為1400cd/m2(16V)，100cd/m2時的發光效率為0.51lm/W。可以看出，比較起實施例器件的雙層區域，發光性能變化很小。
權利要求
1.一種在同一基板上實現雙色聚合物電致發光的器件的制備方法，其特征在于采用兩步旋涂法，具體步驟為先在基板上將兩種聚合物發光材料配制成溶液，旋涂第一種聚合物發光材料，然后使用一個特定的掩模板，覆蓋在旋涂有第一種聚合物發光材料的基板上，將露出的發光材料層擦除；移開掩模板，旋涂第二種聚合物發光材料；經烘烤去除溶劑；最后，在真空蒸鍍室蒸鍍金屬電極材料；這里所用的兩種聚合物發光材料的熒光發射峰在不同區域。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于兩種發光材料的最低未占有軌道能級和最高占有軌道能級相匹配。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于第一種聚合物發光材料為氰基-聚苯撐乙烯，第二種聚合物發光材料為硅-聚苯撐乙烯。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于使用的掩模板鏤空部分為長條狀。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于真空蒸鍍室的真空度為10-4Pa以下，電極材料為Al或者Ca/Al。
全文摘要
本發明屬于有機電致發光技術領域，具體為一種在同一塊基板上實現雙色聚合物電致發光的器件的制備方法。其步驟為分別將能級匹配的兩種可溶性聚合物發光材料溶解在有機溶劑中制成溶液，在ITO基板上先旋涂第一種聚合物發光材料，干燥成膜后利用特定的掩膜板將部分發光材料層擦除，然后旋涂第二種聚合物發光材料，這樣在同一塊基板上形成了具有不同發光層結構的兩個區域。在外加電場下，兩個區域分別發不同顏色的光。該方法提供了一種使用旋涂法實現電致發光器件彩色化的途徑。采用類似的方法，選擇適合的發光材料、掩模板圖案以及有機層擦除方法，可以實現紅綠藍三色像素并列的全彩發射。該方法具有工藝簡單、環境條件要求低、器件效率高等優點。
文檔編號H05B33/14GK101060732SQ20071004048
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月10日 優先權日2007年5月10日
發明者汪敏, 劉天西, 劉暢, 武猛, 王萌, 陳鵬 申請人:復旦大學