[发明专利]聚合物发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，其包括第一电极，第二电极和定位在两个电极之间的发光层。

本发明还涉及一种形成发光二极管的方法，该发光二极管具有第一电极，第二电极和定位在两个电极之间的发光层。

背景技术

尤其是在有机电致发光平板显示器和大面积光源中有用的聚合物发光电化学电池(LEC)具有在施加电压时提供光发射的功能，而不需要敏感的低逸出功金属阴极，在普通的聚合物发光二极管(PLED)中需要敏感的低逸出功金属阴极。在LEC中，在电压施加时，也在阴极不是低逸出功电极的情况下，固体电解质提供对于来自阴极的电子注入所需要的离子梯度。利用LEC的问题在于在电解质中移动的离子使响应变慢。G.Yu等人在Advanced Materials，1998，10，No.5，第385-388页中出版的标题为“Polymer Light-Emitting ElectrochemicalCells with Frozen p-i-n Junction at Room Temperature”的文章中，提出了通过提供具有所谓的“冷冻p-i-n结”以及在实际的操作中如PLED那样工作的LEC来解决该慢响应的技术方案。通过提供电致发光聚合物、将其与电解质混合并将其插入在两个电极之间而得到冷冻的结以得到LEC。将LEC加热到大约60-80℃，然后施加大约3-4V的电压。在离子梯度已经产生后，LEC被冷却到室温。离子梯度变得“冷冻”，即离子不返回到它们的正常位置，这是因为它们的迁移率在室温下在所述的聚合物中太低。

根据G.Yu等人的LEC的缺点在于它的制造太复杂。此外，它对高温敏感，这是由于增加的温度意味着离子将再次开始移动并从而破坏“冷冻”的离子梯度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有快速响应的发光二极管，而没有与具有“冷冻”离子梯度的现有技术LEC相关的制造成本和大温度敏感度。

本目的通过一种发光二极管实现，该发光二极管包括第一电极、第二电极和定位在两个电极之间的发光层，该二极管进一步包括：对第一电荷的离子具有亲和力的离子受体层，该层定位在第一电极和发光层之间；和与所述第一电荷相反的第二电荷的固定离子，该固定离子沿第二电极的方向在离离子受体层的一段距离处定位在第一电极和第二电极之间，和具有所述第一电荷的平衡离子，离子受体层具有捕获的平衡离子，由此在第一电极处形成第一电荷的固定离子的浓度，从而形成离子梯度，当发光二极管暴露在正偏压下时，形成的离子梯度提供电子和空穴注入到发光层中。

该发光二极管的优点在于由于离子梯度总是在适当的位置并且不像根据现有技术的发光电化学电池那样需要被产生，因此它对于施加的偏压提供非常快的响应。进一步的优点在于离子通过离子受体层固定。这使得与如G.Yu等人在上述文章中所述的现有技术的热“冷冻”离子梯度相比，根据本发明的发光二极管对高温以及时间相关退化(time dependent degradation)的敏感度更小。

相对于现有技术LED，进一步的优点在于本发明还能够使用蓝色发射聚合物。这种聚合物通常具有大的带隙，其使得与阳极和/或阴极的逸出功匹配很困难。利用本发明中得到的离子梯度，还可以使空穴和/或电子注入到蓝色发射聚合物中。

利用根据权利要求2的方案的优点在于它提供所需离子梯度的有效产生，以在正偏压下得到来自阴极的电子和来自阳极的空穴的有效注入。

利用根据权利要求3的方案的优点在于它提供所需离子梯度的有效产生，以在正偏压下得到来自阴极的电子和来自阳极的空穴的有效注入。

利用根据权利要求4的方案的优点在于因为它对于氧和水的腐蚀的敏感度更小，以及关于电极材料的大的选择自由度，因此它提供二极管的寿命增加。在本发明中，大离子梯度使得在该电极处使用高逸出功材料成为可能，该电极在正偏压下操作为阴极。由此，避免了在低逸出功电极中通常遇到的对氧敏感的缺点。如果两个电极都由高逸出功材料制成，那么在正偏压下谁是阴极和谁是阳极的问题仅通过固定阳离子和固定阴离子所定位的位置确定。

根据权利要求5的方案的优点在于离子自组合单层分子的层提供第二电荷的固定离子的平坦层。该层可以接近于第二电极定位，提供第二电极处的第二电荷的固定离子浓度。由此，在第一电极和第二电极处都提供离子梯度。此外，由于自组合单层固定到第二电极，因此自组合单层分子有效防止第二电荷的固定离子向第一电荷的固定离子移动。