[发明专利]具有改进的发光效率和辐射率的长效聚合物发光装置

说明书

                     发明领域

本发明涉及具有改进的发光效率和改进的辐射率的有机聚合物发光二极管。

                   相关技术描述

由共轭有机聚合物层制造的二极管，且特别是发光二极管(LEDs)，由于其在显示器技术方面的应用潜力而倍受关注。标准的聚合物LED结构包括下列相接触的序列层：具有铟-锡氧化物(ITO)涂层的基材、钝化层、发射性聚合物、然后是一个阴极单层。在有机聚合物基LEDs领域，通常使用较高逸出功的金属作为阳极，用于在具有半导体性质的电致发光聚合物的其他填充π-带注入空穴。较低逸出功金属优选作为阴极材料，用于在具有半导体性质的电致发光聚合物的其他空π^*-带注入电子。在阳极注入的空穴和在阴极注入的电子在活性层内重新辐射性结合并发光。典型的用作阳极材料的较高逸出功材料包括透明的铟/锡-氧化物导电薄膜。或者，可以使用导电翠绿亚胺盐形式的聚苯胺薄膜。铟/锡-氧化物薄膜和导电翠绿亚胺盐形式的聚苯胺薄膜通常是优选的，因为作为透明电极，两者均允许从LED中发射的光以有用的水平从装置中发射出去。

典型的适于用作阴极材料的较低逸出功金属为诸如钙、镁和钡的金属。碱金属趋向于太易流动并且会掺入发射层(例如电致发光聚合物)，由此引起短路及不能被接受的短的装置使用寿命。

在本领域中已知低逸出功金属超薄层[见Cao，Y.；PCT WO98/57381和Pichler，K.，国际专利申请WO 98/10621]或低逸出功金属氧化物超薄层[见Cao，Y.；PCT申请99 US/23775]形式的阴极产生的LEDs与使用传统厚膜阴极的类似LEDs相比，可提供同等或更好的初始性能(例如亮度和效率)及延长的运行寿命。

虽然制造聚合物LEDs的方法有所改进，但仍存在需要解决的问题。例如，聚合物LEDs的亮度和效率足以使其用于某些显示器应用领域。但是，在靠电池运转的装置中，发光效率是一个关键参数。较高的发光效率在无需使电池再充电的情况下可直接得到更长的使用期限。更一般而言，较高的发光效率能够用于更大范围的显示器应用领域。因此，对具有较高发光效率的LEDs仍然存在需求。在具体应用中，光输出优选沿前进方向为一个窄锥体。在这种应用中，高辐射率是特别重要的。

                       发明概述

本发明涉及包括一个阳极和一个阴极的发光二极管，所述阳极包括一个具有高反射率和高逸出功的半透明层，所述阴极包括至少一个选自金属、金属氧化物及其结合物的低逸出功材料的第一阴极层和至少一个具有高反射率和高逸出功的第二阴极层。

本发明获得了改进的发光效率和改进的辐射率。在第一个实施方案中，半透明层或第二个阴极层具有至少91.4％的反射率和大于约4eV的逸出功。在第二个实施方案中，半透明层和/或第二个阴极层在400-500nm的发射波长范围内具有至少86％的反射率。在优选的实施方案中，半透明层和第二个阴极层均为银。

此处所用短语“相邻”未必表示一层紧邻另一层。在所述的相邻层之间可存在一个或多个中间层。

此处所用短语“在发射波长范围内…反射率”是指在光的特定波长处一层的反射率。所引反射率处的波长为从装置中发射的峰值波长。反射率值可从J.H.Weaver，H.P.R.Frederikse在CRC手册12-117页的“金属和半导体的光学性能”的标准教程表中读出。

此处所用短语“半透明”定义为表示能够透过至少部分光，优选透过所感兴趣的特定波长光量的约4％-25％。

                           附图简述

图1为用于本发明的聚合物LED装置的构造示意图。没有按比例绘制。

图2显示了作为波长函数的人眼对光的敏感度。

图3显示了使用Covion PDO 122由ITO电极和Ba/Al电极制造的对比例聚合物LED的电致发光光谱(即对比例A)。

图4显示了本发明的由300银阳极和Ba/Ag电极制造的聚合物LED的电致发光光谱(即实施例3)。

图5显示了使用Covion PDY 131由ITO电极和Ba/Al电极制造的对比例聚合物LED的电致发光光谱(即对比例C)。

图6显示了使用Covion PDY 131由300银阳极和Ba/Ag阴极制造的本发明聚合物LED的电致发光光谱(即实施例4)。

图7显示了实施例4和对比例C装置的亮度对电压的曲线。