多色發(fā)光二極管、半導(dǎo)體顯示單元及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管包括陽(yáng)極電極層、陰極電極層以及發(fā)光層，該發(fā)光層介于所述電極層之間且與所述電極層接觸，發(fā)光層包括電致發(fā)光半導(dǎo)體材料與鐵電材料的混合物，并且其中所述電極層中的至少之一或兩者與電致發(fā)光半導(dǎo)體材料一起形成可調(diào)制注入勢(shì)皇。本發(fā)明還涉及半導(dǎo)體顯示單元，制造發(fā)光二極管的方法以及這種方法在制造半導(dǎo)體顯示裝置的方法中的使用。
[0002]可撓性顯示技術(shù)的發(fā)展對(duì)很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，已變得越來(lái)越重要?？蓳闲燥@示器最大的賣點(diǎn)(promise)不只是效能特性，而是顯著降低成本的能力?？蓳闲燥@示器發(fā)展中的領(lǐng)先技術(shù)是由基于有機(jī)發(fā)光二極管(organic light-emitting d1de，0LED)的顯示器所形成。
[0003]舉例而言，在國(guó)際專利申請(qǐng)WO 2008/143509與W02010/062178中說(shuō)明了在此領(lǐng)域中最新發(fā)展的例子。這些文件說(shuō)明包括發(fā)光層的發(fā)光二極管，發(fā)光層由電致發(fā)光半導(dǎo)體材料以及鐵電材料的混合物組成。在這些發(fā)光二極管中，半導(dǎo)體通道形成在電極層之間且嵌入鐵電材料。這些技術(shù)依賴于電極層與半導(dǎo)體通道之間的可調(diào)制注入勢(shì)皇，以維持像素開(kāi)(on)或關(guān)(off)狀態(tài)，而不需要持續(xù)通電，因而節(jié)能。
[0004]然而，盡管進(jìn)行進(jìn)一步改善有機(jī)發(fā)光二極管的設(shè)計(jì)的持續(xù)努力，已認(rèn)知到當(dāng)有機(jī)發(fā)光二極管具有多色能力時(shí)，有機(jī)發(fā)光二極管顯示器才會(huì)真的有用。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，可使用彩色濾光片或者直接沉積紅、綠與藍(lán)三種顏色。這兩種技術(shù)都相當(dāng)?shù)匕嘿F。
[0005]為了調(diào)節(jié)顏色，另一種方案使用腔效應(yīng)(cavity effect);然而，這導(dǎo)致不期望的角度相依性。在另一方案中，有機(jī)發(fā)光二極管可彼此堆疊，且分開(kāi)或一起驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)多色發(fā)射。這節(jié)省了每個(gè)像素的面積。然而，層數(shù)仍然相同且此解決方案難以和主動(dòng)矩陣式驅(qū)動(dòng)結(jié)合。另一解決方案通過(guò)精心堆疊工程，利用施加電壓使顏色偏移。然而，此效果相對(duì)小且需要復(fù)雜的(電壓調(diào)制)驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
[0006]本發(fā)明的目的是提供克服現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點(diǎn)的多色可撓性顯示器技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明可達(dá)成上述的目的，本發(fā)明提供一種多色發(fā)光二極管，該多色發(fā)光二極管包括陽(yáng)極電極層、陰極電極層以及發(fā)光層，該發(fā)光層介于所述電極層之間且與所述電極層接觸。該發(fā)光層包括電致發(fā)光半導(dǎo)體材料與鐵電材料的混合物。所述電極層中的至少之一或兩者與該電致發(fā)光半導(dǎo)體材料一起形成可調(diào)制注入勢(shì)皇。該陽(yáng)極電極層或該陰極電極層中的至少一個(gè)由兩個(gè)或多個(gè)顏色選擇電極組成，并且其中兩個(gè)或多個(gè)顏色選擇電極的每個(gè)包括不同的導(dǎo)電材料，用于使得在使用時(shí)能夠發(fā)出具有取決于通電的相應(yīng)電極的顏色的光。
[0008]在本發(fā)明的發(fā)光二極管(LED)中，從該發(fā)光二極管獲得的發(fā)出的光的顏色通過(guò)適當(dāng)選擇用作該陽(yáng)極電極層或該陰極電極層中的任一個(gè)或兩者的電極材料的導(dǎo)電材料而預(yù)先決定。通過(guò)提供至少一個(gè)電極，使得其由顏色選擇電極組成，其中顏色選擇電極由不同的精心挑選的電極材料構(gòu)成，可得到多色發(fā)光二極管。如將會(huì)理解的，操作任一個(gè)顏色選擇電極將提供不同顏色的光。通過(guò)同時(shí)操作多個(gè)顏色選擇電極可得到其它顏色。如脈寬調(diào)制的切換技術(shù)或是可能強(qiáng)度控制使得按照可得到很多不同的混色的方式混合顏色。
[0009]由于具有電極層之間的發(fā)光層的平坦配置，包括顏色選擇電極的本發(fā)明的配置可以適合地以任意類型的電極配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。舉例而言，這些包括:如根據(jù)本發(fā)明被實(shí)現(xiàn)為顯示單元的發(fā)光二極管布置的被動(dòng)矩陣(橫條)配置以及主動(dòng)矩陣薄膜晶體管(TFT)配置。如將理解的，發(fā)光二極管也可被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)多色發(fā)光二極管裝置或多個(gè)發(fā)光二極管的布置。此夕卜，該配置對(duì)于實(shí)現(xiàn)為有機(jī)發(fā)光二極管特別地有利，但本發(fā)明不限于此。
[0010]依照實(shí)施例，在根據(jù)本發(fā)明的多色發(fā)光二極管中發(fā)光層的電致發(fā)光半導(dǎo)體材料可以被布置成使得其形成穿過(guò)所述鐵電材料的多個(gè)電致發(fā)光通道，所述電致發(fā)光通道在所述電極層之間延伸以與所述電極層接觸。此外，依照又一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)所述電致發(fā)光通道在其一端與所述顏色選擇電極中的相應(yīng)顏色選擇電極接觸，并且所述電致發(fā)光通道的平均通道直徑使得其取決于相應(yīng)顏色選擇電極的導(dǎo)電材料被調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)發(fā)出的光的顏色。已發(fā)現(xiàn)發(fā)出光的顏色不僅與顏色選擇電極的導(dǎo)電材料(如電極材料)的選擇有關(guān)。此外，所獲得的光的顏色也與嵌入鐵電材料內(nèi)的半導(dǎo)體材料的通道的直徑有關(guān)。相比于具有較大的半導(dǎo)體通道直徑的相同配置，對(duì)于較小的通道直徑，從二極管獲得的光相對(duì)紅移得多。在不被任何理論限制的情況下，認(rèn)為這是由于鐵電雜散場(chǎng)對(duì)靠近與鐵電材料的邊界的半導(dǎo)體的受激狀態(tài)的影響而導(dǎo)致的。在此文件中，下面會(huì)更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)。當(dāng)制造和施加鐵電_半導(dǎo)體混合物時(shí)，其通道的直徑可通過(guò)改變工藝條件而調(diào)節(jié)，從而改變混合物的形態(tài)。
[0011]依照另一個(gè)實(shí)施例，發(fā)光二極管的發(fā)光層包括至少第一部分與第二部分，其中該第一部分包括第一電致發(fā)光半導(dǎo)體材料與所述鐵電材料的混合物，且其中所述第二部分包括第二電致發(fā)光半導(dǎo)體材料與所述鐵電材料的混合物。發(fā)出光的顏色還可通過(guò)選擇用于發(fā)光層的半導(dǎo)體材料而預(yù)先決定。如將會(huì)理解的，在電致發(fā)光半導(dǎo)體材料中電子和空穴再結(jié)合時(shí)，通過(guò)激子衰減由有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)出輻射。發(fā)出輻射的頻率與半導(dǎo)體材料的性質(zhì)(如價(jià)帶與導(dǎo)帶的能階)有關(guān)。因此，如在本實(shí)施例中，提供具有不同部分的發(fā)光層，其中每個(gè)部分包括不同的半導(dǎo)體材料，增加利用本發(fā)明的發(fā)光二極管可取得的顏色數(shù)目。
[0012]在上述實(shí)施例的優(yōu)選變型中每個(gè)顏色選擇電極包括第一區(qū)域以及第二區(qū)域，該第一區(qū)域與發(fā)光層的所述第一部分接觸，且該第二區(qū)域與發(fā)光層的所述第二部分接觸。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管包括至少四個(gè)不同的區(qū)域(取決于顏色選擇電極的數(shù)目與發(fā)光層部分的數(shù)目):該第一顏色選擇電極和發(fā)光層的第一部分接觸、該第一顏色選擇電極和發(fā)光層的第二部分接觸、該第二顏色選擇電極和發(fā)光層的第一部分接觸、以及該第二顏色選擇電極和發(fā)光層的第二部分接觸。半導(dǎo)體材料與顏色選擇電極的電極材料的每一對(duì)將會(huì)提供不同顏色的光。再者，這些不同區(qū)域可被獨(dú)立開(kāi)啟和關(guān)閉，從而允許所提供的顏色的混合的無(wú)限可能性。
[0013]除了提供多色發(fā)光二極管之外，本發(fā)明的原理還可以有利地用于增加多色光顯示器的色域(color gamut)。本發(fā)明不限于應(yīng)用的顏色選擇電極的任意數(shù)目。雖然在此說(shuō)明的大部分實(shí)施例中，將描述包括兩個(gè)顏色選擇電極的發(fā)光二極管，但這僅是按照說(shuō)明本發(fā)明的方式來(lái)描述的，而不會(huì)不必要地使本發(fā)明復(fù)雜。技術(shù)人員需了解根據(jù)需要本發(fā)明可以被實(shí)現(xiàn)為具有三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或甚至更多顏色選擇電極。此外，還在這些實(shí)施例中，其中發(fā)光層由至少第一與第二部分組成，也可使用任意期望數(shù)目的部分。
[0014]可精心挑選用于所述顏色選擇電極的導(dǎo)電材料以獲取期望顏色的光，舉例而言，可從一個(gè)組的成員中挑選，該組包括:銀(Ag)、金(Au)、氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化鋅(ZnO)以及如PED0T:PSS的導(dǎo)電聚合物。此外，用于發(fā)光層的電致發(fā)光半導(dǎo)體材料或從屬于該實(shí)施例的用于發(fā)光層的該第一或第二部分的電致發(fā)光半導(dǎo)體材料可被精心挑選以獲得特定顏色的光。舉例而言，電致發(fā)光半導(dǎo)體材料可為一個(gè)組的成員，該組包括聚亞苯基(polyphenylenes)、聚對(duì)苯乙稀(polyphenylene vinylenes)、聚荷(polyf luorenes)以及前述均聚物(homo-poIymer)的共聚物(co-polymers)。
[0015]依據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供一種包括像素化(pixelated)發(fā)光組件的半導(dǎo)體顯示單元。該像素化發(fā)光組件包括像素布置，其中每個(gè)像素包括根據(jù)前述的實(shí)施例中的任何實(shí)施例的多色發(fā)光二極管。本發(fā)明的發(fā)光二極管可以有利地用于制造具有多色像素的顯示
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