[发明专利]聚合物发光二极管

说明书

本发明涉及一种新型聚合物发光二极管、发光二极管的各分层及其用途，并且还涉及发光二极管的生产方法和发光方法。更确切地说，本发明涉及一种可提高发光效率的新型聚合物发光二极管、新型半导电聚合物分层和其在显示器或类似物中的用途，而且还涉及这种二极管的生产方法和发光方法。

目前的发光显示装置已存在多年并且在大范围内获得了有益的应用。但是在研究更完善的发光技术的过程中不断提出了现有技术中的一些缺点。例如在可以接受较高能耗、大体积以及较重重量的领域目前普遍使用阴极射线管。在需求量较少的领域采用了通过反射而不是光发射装置进行工作的液晶显示器。这种显示技术存在的问题是视角受限，对比度差等。

为进行光发射而采用传统无机半导体材料的半导体发光二极管是公知的。这种二极管具有极佳的视角和对比度，但是其色彩范围受到限制。无机半导体通常是结晶体材料，这种材料使得生产工艺复杂和用它们制造的装置范围受到限制。

发光二极管(LED’s)包括两个电极层，它们分别是空穴注入层和通常由高度掺杂的半导体、金属或离子薄层构成的电子注入层，在两层之间具有无机半导体层，无机半导体层的作用是使空穴和电子到达出现光子发射的电极之间的区域。

然而LEDs仅限于无机半导体材料的范围内而且它们发出的光波波长范围通常为红外范围。

目前在使用共轭半导电聚合物来改进LEDs方面已经做出了一些努力，例如，在Holmes A.B.等人的合成金属55-57(1993)4031-4040“在共轭聚合物系统中的光致发光和电致发光”中已对此进行了公开，然而其目前还不可能与用无机LEDs得到的外量子效率相提并论。在一个普通装置中采用单层聚对亚苯基1,2亚乙烯基(PPV)作为半导电聚合物后发现其给出了用光子数量定义的外量子效率，所述光子是以从装置外部测到的光的形式发射的，对铝电子注入接触层来说每个电子流过装置的数量级为0.001％，而对钙电子注入接触层来说其数量级为0.01％。

如图1和图2所示，通过光致发光或电致发光处理可以在有机共轭聚合材料中产生光发射。

很显然，通过聚合物的光子激励而不需电荷传导便可以产生光致发光，例如在PPV上已经观察到用比吸收的波长更长的波长(有时称其为斯托克斯变换)进行光发射而产生的光致发光。使用各种抵制非辐射衰减的方法会降低由单一态激发子的辐射衰减而产生的发光效率。

电致发光是由电引起的光发射。与光致发光相比，它是由各电子和空穴注入引起的激励以及形成正负极化子而导致的发光。在发光材料中正负极化子相互重叠从而形成产生光发射的单一态激发子。与上述光致发光相同，由于极化子在迁移时遭到“俘获”或“抑制”从而使以能量的形式损失，或使极化子靠近电极，所以会降低发光效率。

对半导电聚合物进行掺杂来改进其半导电性能的尝试没有获得完全成功，这是由于激励掺杂物和类似物所需的时间是错开的。

尽管聚合物LED’s的效率较低，但是它们在以下方面具有极明显的潜在优势，这些方面包括加工性能和以高质量、耐用和/或柔性薄膜的形式沉积在大面积上例如形成柔性结构的特大面积的LED’s、固有辐射衰减特性、在整个光谱范围内的发射范围、以及通过聚合物材料的化学制备使其具有所需特性，这些方面只是举例，它们只是所有方面中的一少部分。

因此需要一种既具有目前所用聚合物半导体优点和多面性，又具有较高亮度和比目前所用的外量子效率更大例如分别为1000Cd/m²和0.5％数量级以满足市场需要的LED和改进的聚合物半导体。

我们惊讶地发现可以用极佳的方式得到满足这些要求的半导电聚合物LED。特别是，我们发现在这种LEDs的结构中，根据包含在LED中的给定半导体材料的分布情况可以确定LED全部的外量子效率。此外，我们发现通过细心地选择合成技术可以改善特定材料的半导电能力。