多色发光二极管、半导体显示单元及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光二极管，该发光二极管包括阳极电极层、阴极电极层以及发光层，该发光层介于所述电极层之间且与所述电极层接触，发光层包括电致发光半导体材料与铁电材料的混合物，并且其中所述电极层中的至少之一或两者与电致发光半导体材料一起形成可调制注入势皇。本发明还涉及半导体显示单元，制造发光二极管的方法以及这种方法在制造半导体显示装置的方法中的使用。
[0002]可挠性显示技术的发展对很多应用来说，已变得越来越重要。可挠性显示器最大的卖点(promise)不只是效能特性，而是显著降低成本的能力。可挠性显示器发展中的领先技术是由基于有机发光二极管(organic light-emitting d1de，0LED)的显示器所形成。
[0003]举例而言，在国际专利申请WO 2008/143509与W02010/062178中说明了在此领域中最新发展的例子。这些文件说明包括发光层的发光二极管，发光层由电致发光半导体材料以及铁电材料的混合物组成。在这些发光二极管中，半导体通道形成在电极层之间且嵌入铁电材料。这些技术依赖于电极层与半导体通道之间的可调制注入势皇，以维持像素开(on)或关(off)状态，而不需要持续通电，因而节能。
[0004]然而，尽管进行进一步改善有机发光二极管的设计的持续努力，已认知到当有机发光二极管具有多色能力时，有机发光二极管显示器才会真的有用。为了达到这个目标，可使用彩色滤光片或者直接沉积红、绿与蓝三种颜色。这两种技术都相当地昂贵。
[0005]为了调节颜色，另一种方案使用腔效应(cavity effect);然而，这导致不期望的角度相依性。在另一方案中，有机发光二极管可彼此堆叠，且分开或一起驱动以实现多色发射。这节省了每个像素的面积。然而，层数仍然相同且此解决方案难以和主动矩阵式驱动结合。另一解决方案通过精心堆叠工程，利用施加电压使颜色偏移。然而，此效果相对小且需要复杂的(电压调制)驱动机制。
[0006]本发明的目的是提供克服现有技术方法的缺点的多色可挠性显示器技术。
【发明内容】
[0007]本发明可达成上述的目的，本发明提供一种多色发光二极管，该多色发光二极管包括阳极电极层、阴极电极层以及发光层，该发光层介于所述电极层之间且与所述电极层接触。该发光层包括电致发光半导体材料与铁电材料的混合物。所述电极层中的至少之一或两者与该电致发光半导体材料一起形成可调制注入势皇。该阳极电极层或该阴极电极层中的至少一个由两个或多个颜色选择电极组成，并且其中两个或多个颜色选择电极的每个包括不同的导电材料，用于使得在使用时能够发出具有取决于通电的相应电极的颜色的光。
[0008]在本发明的发光二极管(LED)中，从该发光二极管获得的发出的光的颜色通过适当选择用作该阳极电极层或该阴极电极层中的任一个或两者的电极材料的导电材料而预先决定。通过提供至少一个电极，使得其由颜色选择电极组成，其中颜色选择电极由不同的精心挑选的电极材料构成，可得到多色发光二极管。如将会理解的，操作任一个颜色选择电极将提供不同颜色的光。通过同时操作多个颜色选择电极可得到其它颜色。如脉宽调制的切换技术或是可能强度控制使得按照可得到很多不同的混色的方式混合颜色。
[0009]由于具有电极层之间的发光层的平坦配置，包括颜色选择电极的本发明的配置可以适合地以任意类型的电极配置来实现。举例而言，这些包括:如根据本发明被实现为显示单元的发光二极管布置的被动矩阵(横条)配置以及主动矩阵薄膜晶体管(TFT)配置。如将理解的，发光二极管也可被实现为单个多色发光二极管装置或多个发光二极管的布置。此夕卜，该配置对于实现为有机发光二极管特别地有利，但本发明不限于此。
[0010]依照实施例，在根据本发明的多色发光二极管中发光层的电致发光半导体材料可以被布置成使得其形成穿过所述铁电材料的多个电致发光通道，所述电致发光通道在所述电极层之间延伸以与所述电极层接触。此外，依照又一个实施例，每个所述电致发光通道在其一端与所述颜色选择电极中的相应颜色选择电极接触，并且所述电致发光通道的平均通道直径使得其取决于相应颜色选择电极的导电材料被调节，以调节发出的光的颜色。已发现发出光的颜色不仅与颜色选择电极的导电材料(如电极材料)的选择有关。此外，所获得的光的颜色也与嵌入铁电材料内的半导体材料的通道的直径有关。相比于具有较大的半导体通道直径的相同配置，对于较小的通道直径，从二极管获得的光相对红移得多。在不被任何理论限制的情况下，认为这是由于铁电杂散场对靠近与铁电材料的边界的半导体的受激状态的影响而导致的。在此文件中，下面会更进一步详细说明这一点。当制造和施加铁电_半导体混合物时，其通道的直径可通过改变工艺条件而调节，从而改变混合物的形态。
[0011]依照另一个实施例，发光二极管的发光层包括至少第一部分与第二部分，其中该第一部分包括第一电致发光半导体材料与所述铁电材料的混合物，且其中所述第二部分包括第二电致发光半导体材料与所述铁电材料的混合物。发出光的颜色还可通过选择用于发光层的半导体材料而预先决定。如将会理解的，在电致发光半导体材料中电子和空穴再结合时，通过激子衰减由有机发光二极管发出辐射。发出辐射的频率与半导体材料的性质(如价带与导带的能阶)有关。因此，如在本实施例中，提供具有不同部分的发光层，其中每个部分包括不同的半导体材料，增加利用本发明的发光二极管可取得的颜色数目。
[0012]在上述实施例的优选变型中每个颜色选择电极包括第一区域以及第二区域，该第一区域与发光层的所述第一部分接触，且该第二区域与发光层的所述第二部分接触。在本实施例中，发光二极管包括至少四个不同的区域(取决于颜色选择电极的数目与发光层部分的数目):该第一颜色选择电极和发光层的第一部分接触、该第一颜色选择电极和发光层的第二部分接触、该第二颜色选择电极和发光层的第一部分接触、以及该第二颜色选择电极和发光层的第二部分接触。半导体材料与颜色选择电极的电极材料的每一对将会提供不同颜色的光。再者，这些不同区域可被独立开启和关闭，从而允许所提供的颜色的混合的无限可能性。
[0013]除了提供多色发光二极管之外，本发明的原理还可以有利地用于增加多色光显示器的色域(color gamut)。本发明不限于应用的颜色选择电极的任意数目。虽然在此说明的大部分实施例中，将描述包括两个颜色选择电极的发光二极管，但这仅是按照说明本发明的方式来描述的，而不会不必要地使本发明复杂。技术人员需了解根据需要本发明可以被实现为具有三个、四个、五个或甚至更多颜色选择电极。此外，还在这些实施例中，其中发光层由至少第一与第二部分组成，也可使用任意期望数目的部分。
[0014]可精心挑选用于所述颜色选择电极的导电材料以获取期望颜色的光，举例而言，可从一个组的成员中挑选，该组包括:银(Ag)、金(Au)、氧化铟锡(ΙΤ0)、氧化锌(ZnO)以及如PED0T:PSS的导电聚合物。此外，用于发光层的电致发光半导体材料或从属于该实施例的用于发光层的该第一或第二部分的电致发光半导体材料可被精心挑选以获得特定颜色的光。举例而言，电致发光半导体材料可为一个组的成员，该组包括聚亚苯基(polyphenylenes)、聚对苯乙稀(polyphenylene vinylenes)、聚荷(polyf luorenes)以及前述均聚物(homo-poIymer)的共聚物(co-polymers)。
[0015]依据本发明的其它方面，提供一种包括像素化(pixelated)发光组件的半导体显示单元。该像素化发光组件包括像素布置，其中每个像素包括根据前述的实施例中的任何实施例的多色发光二极管。本发明的发光二极管可以有利地用于制造具有多色像素的显示
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