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1、(10)申请公布号 CN 102036434 A (43)申请公布日 2011.04.27 CN 102036434 A *CN102036434A* (21)申请号 200910190283.X (22)申请日 2009.09.24 H05B 33/14(2006.01) H05B 33/10(2006.01) (71)申请人 海洋王照明科技股份有限公司 地址 518052 广东省深圳市南山区南海大道 海王大厦A 座22 层 (72)发明人 周明杰 马文波 唐晶 (74)专利代理机构 深圳市顺天达专利商标代理 有限公司 44217 代理人 郭伟刚 (54)发明名称 一种薄膜电致发光器件及其制。
2、备方法 (57)摘要 本 发 明 涉 及 一 种 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 包 括 依 次 设 置 的 ITO 导 电 玻 璃 层、 第 一 绝 缘 层、 发 光 层、 第 二 绝 缘 层 和 金 属 电 极 层， 所 述 发 光 层 和 所 述 第 二 绝 缘 层 之 间 设 置 有 非 周 期 性 微 纳 结 构 的 金 属 层。 其中， 非周期性微纳结构的金属层与发光层的 界 面 能 产 生 表 面 等 离 子 体 效 应， 该 等 离 子 体 效 应 能 够 对 发 光 层 的 发 光 起 到 增 强 的 效 应， 从 而 增 加 发光强度， 提高了器件的电致发光效率。 本发明。
3、还 相应提供了该薄膜电致发光器件的制备方法。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页CN 102036437 A 1/1 页 2 1. 一 种 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 包 括 依 次 设 置 的 ITO 导 电 玻 璃 层、 第 一 绝 缘 层、 发 光 层、 第 二 绝 缘 层 和 金 属 电 极 层， 其 特 征 在 于， 所 述 发 光 层 和 所 述 第 二 绝 缘 层 之 间 设 置 有 非 周 期 性 微纳结构的金属层。 2. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 薄 膜 电 。
4、致 发 光 器 件， 其 特 征 在 于， 所 述 金 属 层 从 以 下 一 组 金 属或这些金属的合金中选择 ： 金、 银、 铂和钯。 3. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 其 特 征 在 于， 所 述 金 属 层 的 厚 度 为 0.5nm 100nm。 4. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 其 特 征 在 于， 所 述 第 一 绝 缘 层 和 第 二 绝 缘层从以下一组薄膜中选择 ： SiO 2 、 Y 2 O 3 、 Al 2 O 3 、 Si 3 N 4 和MgO 薄膜。 5. 根 据 权 利 要 。
5、求 1 所 述 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 其 特 征 在 于， 所 述 发 光 层 为 过 渡 金 属 离 子 或 者 稀 土 离 子 掺 杂 的 硫 化 锌、 硫 化 锶、 硅 酸 锌、 钇 铝 石 榴 石、 氮 化 镓、 氮 化 铝 薄 膜 中 的 一 种 ； 所述过渡金属为锰、 铜、 银或铬， 所述稀土为铽、 铥、 钐、 铈 、 铕、 铒、 钬、 镨或镝。 6. 根据权利要求1 所述的薄膜电致发光器件， 其特征在于， 所述金属电极层为金膜、 银 膜或铝膜。 7. 一种薄膜电致发光器件的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： S1 ： 在ITO 导电玻璃层上制备第一绝缘层 。
6、； S2 ： 在第一绝缘层上制备发光层 ； S3 ： 在发光层上制备金属层 ； S4 ： 在金属层上制备第二绝缘层 ； S5 ： 在第二绝缘层上镀铝， 作为金属电极层， 形成薄膜电致发光器件。 8. 根据权利要求7 所述的薄膜电致发光器件的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S3 具 体 包 括 ： 将 金 属 溅 射 或 蒸 镀 在 发 光 层 表 面， 然 后 在 50 650 下 进 行 真 空 退 火 处 理， 退 火 时间为5 分钟5 小时， 从而在发光层表面上制备出金属层。 9. 根据权利要求7 所述的薄膜电致发光器件的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1、 S2 和S4 中所采用。
7、的制备方法为电子束蒸发、 溅射、 化学气相沉积、 脉冲激光沉积或溶胶- 凝胶 法。 权 利 要 求 书 CN 102036434 ACN 102036437 A 1/4 页 3 一种薄膜电致发光器件及其制备方法 技术领域 0001 本 发 明 涉 及 光 电 子 技 术 领 域， 更 具 体 地 说， 涉 及 一 种 薄 膜 电 致 发 光 器 件 及 其 制 备 方法。 背景技术 0002 与 液 晶 显 示 (LCD)、 等 离 子 体 显 示 平 板 (PDP)、 发 光 二 极 管 (LED)、 场 发 射 显 示 (FED) 等 显 示 器 件 相 比， 薄 膜 电 致 发 光 (T。
8、FEL) 显 示 器 件 具 有 主 动 发 光、 全 固 体 化、 体 积 小、 平 板 化、 宽 视 角、 工 作 温 度 范 围 宽、 像 素 分 辨 率 高、 响 应 时 间 短、 抗 震 动 等 特 点， 能 适 用 于 各 种场合显示的要求。 传统的薄膜电致发光器件采用MISIM 结构( 金属- 绝缘层- 半导体发 光层- 绝缘层- 金属)， 它通常沉积在透明玻璃衬底上， 金属铝和ITO 分别作为上、 下两个电 极， 发 光 层 夹 在 两 个 绝 缘 层 中 间。 该 结 构 包 括 ： ITO 透 明 导 电 玻 璃 层、 绝 缘 层、 发 光 层、 绝 缘 层、 金 属 电 。
9、极 层。 其 工 作 原 理 是， 在 两 电 极 之 间 外 加 足 够 高 的 电 压 后， 绝 缘 层 / 发 光 层 界 面 上束缚的电子在电场作用下加 速成热电子进入发光层， 热电子碰撞激发发光中心发光。 0003 然 而， 目 前 薄 膜 电 致 发 光 器 件 的 发 光 效 率 还 不 够 高， 这 制 约 了 薄 膜 电 致 发 光 器 件 的应用范围。 发明内容 0004 本 发 明 要 解 决 的 技 术 问 题 在 于 ： 针 对 目 前 薄 膜 电 致 发 光 器 件 的 发 光 效 率 不 够 高 的 缺陷， 提供一种能够达成表面等离子体效应的薄膜电致发光器件及其制。
10、备方法。 0005 本 发 明 解 决 其 技 术 问 题 所 采 用 的 方 案 是 ： 提 供 一 种 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 该 器 件 的 结 构 依 次 包 括 ITO 导 电 玻 璃 层、 第 一 绝 缘 层、 发 光 层、 非 周 期 性 微 纳 结 构 的 金 属 层、 第 二 绝 缘层、 金属电极层。 其中， 非周期性微纳结构的金属层与发光层的界面能产生表面等离子体 效应。 0006 本 发 明 提 供 了 一 种 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 包 括 依 次 设 置 的 ITO 导 电 玻 璃 层、 第 一 绝 缘 层、 发 光 层、 第 二 绝 缘 层 和 。
11、金 属 电 极 层， 其 特 征 在 于， 所 述 发 光 层 和 所 述 第 二 绝 缘 层 之 间 设置有非周期性结构的金属层。 0007 在 本 发 明 所 述 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件 中 ， 所 述 金 属 层 从 以 下 一 组 金 属 或 这 些 金 属 的 合金中选择 ： 金、 银、 铂和钯。 0008 在本发明所述的薄膜电致发光器件中， 所述金属层的厚度为0.5nm 100nm。 0009 在 本 发 明 所 述 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件 中， 所 述 第 一 绝 缘 层 和 第 二 绝 缘 层 从 以 下 一 组 薄膜中选择 ： SiO 2 、 Y 2 。
12、O 3 、 Al 2 O 3 、 Si 3 N 4 和MgO 薄膜。 0010 在 本 发 明 所 述 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件 中， 所 述 发 光 层 为 过 渡 金 属 离 子 或 者 稀 土 离 子 掺 杂 的 硫 化 锌、 硫 化 锶、 硅 酸 锌、 钇 铝 石 榴 石、 氮 化 镓、 氮 化 铝 薄 膜 中 的 一 种 ； 所 述 过 渡 金 属 为锰、 铜、 银或铬， 所述稀土为铽、 铥、 钐、 铈、 铕、 铒、 钬、 镨或镝。 0011 在本发明所述的薄膜电致发光器件中， 所述金属电极层为金膜、 银膜或铝膜。 0012 本 发 明 还 提 供 了 一 种 薄 膜 电 。
13、致 发 光 器 件 的 制 备 方 法， 其 特 征 在 于， 包 括 以 下 步 说 明 书 CN 102036434 ACN 102036437 A 2/4 页 4 骤 ： 0013 S1 ： 在ITO 导电玻璃层上制备第一绝缘层 ； 0014 S2 ： 在第一绝缘层上制备发光层 ； 0015 S3 ： 在发光层上制备金属层 ； 0016 S4 ： 在金属层上制备第二绝缘层 ； 0017 S5 ： 在第二绝缘层上镀铝， 作为金属电极层， 形成薄膜电致发光器件。 0018 在 本 发 明 所 述 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件 的 制 备 方 法 中， 所 述 步 骤 S3 具 体 包 。
14、括 ： 将 金 属 溅射或蒸镀在发光层表面， 然后在50650下进行真空退火处理， 退火时间为5 分钟 5 小时， 从而在发光层表面上制备出金属层。 0019 在本发明所述的薄膜电致发光器件的制备方法中， 所述步骤S1、 S2 和S4 中所采用 的制备方法为电子束蒸发、 溅射、 化学气相沉积、 脉冲激光沉积或溶胶- 凝胶法。 0020 实 施 本 发 明 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件 及 其 制 备 方 法， 具 有 以 下 有 益 效 果 ： 本 发 明 所 制 备 的 薄 膜 电 致 发 光 器 件， 其 增 加 的 非 周 期 性 微 纳 结 构 的 金 属 层 与 发 光 层 的。
15、 界 面 之 间 能 产 生 表 面 等 离 子 体 效 应， 增 强 发 光 层 的 发 光， 从 而 提 高 了 器 件 的 电 致 发 光 效 率。 此 外， 本 发 明 集 金属显微纳米结构制作与器件制造于一体， 可用于光电信息显示等领域。 附图说明 0021 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明 ： 0022 图1 是本发明中的薄膜电致发光器件实施例的结构图， 其中1 为ITO 导电玻璃层， 2 为第一绝缘层， 3 为发光层， 4 为金属层， 5 为第二绝缘层， 6 为金属电极层。 具体实施方式 0023 参 阅 图 1， 本 发 明 实 施 例 的 薄 膜 电 致 发 光 器。
16、 件 包 括 依 次 设 置 的 ITO 导 电 玻 璃 层 1、 第一绝缘层2、 发光层3、 第二绝缘层5 和金属电极层6。 该结构为普通薄膜电致发光器件所 具有的结构。 而本发明实施例在所述发光层3 和所述第二绝缘层5 之间增设了非周期性微 纳结构的金属层4。 0024 在本发明实施例中， 所述金属层4 为非周期性的微纳结构。 所述金属层4 是由金、 银、 铂或钯中的一种或其 合金组成。 其厚度约为0.5nm 100nm。 在此， 本发明实施例将表 面等离子体对发光材料发光增强的效应整合到薄膜电致发光器件中。 0025 表 面 等 离 子 体 (Surface Plasmon，SP) 是 。
17、一 种 沿 金 属 和 介 质 界 面 传 播 的 波， 其 振 幅随离开界面的距离而呈指数衰减。 当改变金属表面结构时， 表面等离子体激元(surface plasmon polaritons，SPPs) 的 性 质、 色 散 关 系、 激 发 模 式、 耦 合 效 应 等 都 将 产 生 重 大 的 变 化。 SPPs 引发的电磁场， 不仅仅能够限制光波在亚波长尺寸结构中传播， 而且能够产生和操 控从光频到微波波段的电磁辐射， 实现对光传播的主动操控。SPPs 的激发将增大光学态密 度和增强自发辐射速率， 从而提高发光材料的内量子效率， 增强发光强度。 因此该非周期性 微纳结构的金属层4 。
18、能有效提高器件的发光效率。 0026 所述第一绝缘层和第二绝缘层都可选择SiO 2 、 Y 2 O 3 、 Al 2 O 3 、 Si 3 N 4 或MgO 薄膜。 0027 所 述 发 光 层 为 过 渡 金 属 离 子 或 者 稀 土 离 子 掺 杂 的 硫 化 锌、 硫 化 锶、 硅 酸 锌、 钇 铝 石 榴 石、 氮 化 镓、 氮 化 铝 薄 膜 中 的 一 种 构 成 ； 所 述 过 渡 金 属 为 锰、 铜、 银 或 铬， 所 述 稀 土 为 铽、 说 明 书 CN 102036434 ACN 102036437 A 3/4 页 5 铥、 钐、 铈、 铕、 铒、 钬、 镨或镝。 0。
19、028 所述金属电极层为金膜、 银膜或铝膜。 0029 本发明还提供了该薄膜电致发光器件的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 0030 S1 ： 在ITO 导电玻璃层上制备第一绝缘层 ； 0031 S2 ： 在第一绝缘层上制备发光层 ； 0032 S3 ： 在发光层上制备金属层 ； 0033 S4 ： 在金属层上制备第二绝缘层 ； 0034 S5 ： 在第二绝缘层上镀铝， 作为金属电极层， 形成薄膜电致发光器件。 0035 其 中， 所 述 步 骤 S3 进 一 步 包 括 ： 将 金 属 溅 射 或 蒸 镀 在 发 光 层 表 面， 然 后 在 50 650下进行真空退火处理， 退火。
20、时间为5 分钟5 小时， 然后自然冷却至室温， 从而在发光 层上制备出金属层。 0036 在本发明中， 所述步骤S1、 S2 和S4 中所采用的制备方法为电子束蒸发、 溅射、 化学 气相沉积、 脉冲激光沉积或溶胶- 凝胶法。 0037 实施例1 0038 采用电子束蒸发的方式在ITO 导电玻璃上镀SiO 2 薄膜作为介质绝缘层 ； 再用电子 束 蒸 发 的 方 式 在 SiO 2 薄 膜 表 面 镀 ZnS:Mn 发 光 层 ； 采 用 磁 控 溅 射 的 方 式 在 ZnS:Mn 发 光 层 表 面 镀 厚 度 为 2nm 的 银 层， 然 后 将 其 置 于 真 空 度 优 于 110 -。
21、3 Pa 的 真 空 环 境 下， 以 300 的 温 度 退 火 处 理 半 小 时 后， 冷 却 至 室 温， 所 述 银 层 形 成 非 周 期 性 的 银 纳 米 颗 粒 结 构 层， 即 金 属 层 ； 再以电子束蒸发的方式在金属层表面蒸镀SiO 2 薄膜作为介质绝缘层 ； 最后在SiO 2 薄膜 表面磁控溅射金属Al 层作为电极， 形成器件。 0039 实施例2 0040 采 用 磁 控 溅 射 的 方 式 在 ITO 导 电 玻 璃 上 镀 MgO 薄 膜 作 为 介 质 绝 缘 层 ； 再 用 电 子 束 蒸发的方式在MgO 薄膜表面镀ZnS:Tb， F 发光层， 采用磁控溅射。
22、的方式在ZnS:Tb， F 发光层 表 面 镀 厚 度 为 4nm 的 银 层， 然 后 将 其 置 于 真 空 度 优 于 110 -3 Pa 的 真 空 环 境 下， 以 200 的 温 度 退 火 处 理 四 十 五 分 钟 后， 冷 却 至 室 温， 所 述 银 层 形 成 非 周 期 性 的 银 纳 米 颗 粒 结 构 层， 即 金属层 ； 再以磁控溅射的方式在金属层表面镀MgO 薄膜作为介质绝缘层， 最后在MgO 薄膜表 面磁控溅射金属Ag 层作为电极， 形成器件。 0041 实施例3 0042 采用化学气相沉积的方式在ITO 导电玻璃上依次沉积Si 3 N 4 薄膜作为介质绝缘层。
23、， 再 用 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 Si 3 N 4 薄 膜 表 面 镀 上 ZnS:Sm 薄 膜 作 为 发 光 层， 随 后 采 用 电 子 束 蒸 镀的方式在ZnS:Sm 发光层表面镀厚度为0.5nm 的金层， 然后将其置于真空度优于110 -3 Pa 的 真 空 环 境 下， 以 400 的 温 度 退 火 处 理 三 十 分 钟 后， 冷 却 至 室 温， 所 述 金 层 形 成 非 周 期 性 的 金 纳 米 颗 粒 结 构 层 ； 再 以 化 学 气 相 沉 积 的 方 式 在 金 属 层 表 面 沉 积Si 3 N 4 薄 膜 介 质 绝 缘 层， 最后在Si 3 。
24、N 4 薄膜表面真空蒸镀金属Al 层作为电极， 形成器件。 0043 实施例4 0044 采 用 脉 冲 激 光 沉 积 的 方 式 在 ITO 导 电 玻 璃 上 依 次 沉 积 Y 2 O 3 薄 膜 作 为 介 质 绝 缘 层， 再 用 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 Y 2 O 3 薄 膜 表 面 镀 上 Y 3 GaO12:Tb 薄 膜 作 为 发 光 层， 随 后 采 用 电 子 束 蒸 镀 的 方 式 在 Y 3 GaO 12 :Tb 发 光 层 表 面 镀 厚 度 为 8nm 的 铂 层， 然 后 将 其 置 于 真 空 度 优 于 110 -3 Pa 的 真 空 环 境 。
25、下， 以 450 的 温 度 退 火 处 理 二 十 分 钟 后， 冷 却 至 室 温， 所 述 铂 层 形 说 明 书 CN 102036434 ACN 102036437 A 4/4 页 6 成 非 周 期 性 的 金 纳 米 颗 粒 结 构 层， 即 金 属 层 ； 再 用 脉 冲 激 光 沉 积 的 方 式 在 金 属 层 表 面 沉 积 Y 2 O 3 薄膜介质绝缘层， 最后在Y 2 O 3 薄膜表面真空蒸镀金属Au 层作为电极， 形成器件。 0045 实施例5 0046 采 用 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 ITO 导 电 玻 璃 上 蒸 镀 Al 2 O 3 薄 膜 作 为。
26、 介 质 绝 缘 层， 再 用 脉 冲 激 光 沉 积 的 方 法 在 Al 2 O 3 薄 膜 上 面 沉 积 Zn 2 SiO 4 :Mn 薄 膜 作 为 发 光 层， 随 后 采 用 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 Zn 2 SiO 4 :Mn 发 光 层 表 面 沉 积 厚 度 为 100nm 的 钯 层， 然 后 将 其 置 于 真 空 度 优 于 110 -3 Pa 的 真 空 环 境 下， 以 650 的 温 度 退 火 处 理 五 小 时 后， 冷 却 至 室 温， 所 述 钯 层 形 成 非 周 期 性 的 金 纳 米 颗 粒 结 构 层， 即 金 属 层 ； 再 采 用。
27、 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 金 属 层 表 面 蒸 镀 Al 2 O 3 薄膜作为介质绝缘层， 最后在Al 2 O 3 薄膜表面真空蒸镀金属Al 层作为电极， 形成器件。 0047 实施例6 0048 采用磁控溅射 的方式在ITO 导电玻璃上蒸镀SiO 2 薄膜作为介质绝缘层， 再用化学 气 相 沉 积 的 方 法 在 SiO 2 薄 膜 薄 膜 上 面 沉 积 GaN:Eu 薄 膜 作 为 发 光 层， 随 后 采 用 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 GaN:Eu 发 光 层 表 面 镀 厚 度 为 6nm 的 金 层， 然 后 将 其 置 于 真 空 度 优 于 110 -3。
28、 Pa 的 真 空 环 境 下， 以 500 的 温 度 退 火 处 理 一 小 时 后， 冷 却 至 室 温， 所 述 金 层 形 成 非 周 期 性 的 金 纳 米 颗 粒 结 构 层， 即 金 属 层 ； 再 采 用 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 金 属 层 表 面 蒸 镀 SiO 2 薄 膜 作 为 介 质绝缘层， 最后在SiO 2 薄膜表面磁控溅射金属Al 层作为电极， 形成器件。 0049 实施例7 0050 采 用 磁 控 溅 射 的 方 式 在 ITO 导 电 玻 璃 上 沉 积 MgO 薄 膜 作 为 介 质 绝 缘 层， 再 用 射 频 反 应 式 磁 控 溅 射 的。
29、 方 法 在 MgO 薄 膜 薄 膜 上 面 沉 积 AlN:Tb 薄 膜 作 为 发 光 层， 随 后 采 用 电 子 束 蒸 发 的 方 式 在 AlN:Tb 发 光 层 表 面 沉 积 厚 度 为 100nm 的 银 层， 然 后 将 其 置 于 真 空 度 优 于 110 -3 Pa 的 真 空 环 境 下， 以 300 的 温 度 退 火 处 理 一 小 时 后， 冷 却 至 室 温， 所 述 银 层 形 成 非 周 期 性 的 金 纳 米 颗 粒 结 构 层， 即 金 属 层 ； 再 采 用 磁 控 溅 射 的 方 式 在 金 属 层 表 面 沉 积 MgO 薄 膜作为介质绝缘层， 最后在MgO 薄膜上真空蒸镀金属Al 层作为电极， 形成器件。 说 明 书 CN 102036434 ACN 102036437 A 1/1 页 7 图1 说 明 书 附 图 CN 102036434 A。