ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРОВ Российский патент 1997 года по МПК H05B33/14 H01J9/20 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности, к электролюминисцентным устройствам для светодиодов, электролюминесцентным экранам и т. п. Известно электролюминесцентное устройство [1] содержащее электролюминесцентный слой, расположенный между электродами, имеющее в качестве люминесцентного слоя полисопряженный полимерный материал, содержащий ароматические углеводородные группы (6-14 атомов углерода). Известно также устройство, где в качестве люминесцентного слоя используется алкоксипроизводные полифениленвинилена [2] В этих устройствах в качестве анода применяется прозрачный низкоомный слой на основе In₂O₃+SnO₂ (при содержании SnO₂ 4-10%), а в качестве катода сплавы: Al+Li, Mg+Ag и чистые Mg и Са. Несмотря на то, что подобные устройства можно изготавливать по достаточно простой технологии: плазменным или термическим напылением электродов и формированием пленочного однородного люминесцентного слоя из растворов полисопряженных полимеров, основным недостатком их является относительно небольшая яркость (не более 56 кд/м²) при достаточно высоких напряжениях (от 8-10)В, что делает их не всегда пригодным в электронных устройствах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство [3] содержащее расположенные друг над другом полимерный электролюминесцентный слой и слой пористого полианилина, полученного из смеси полианилина и порообразователя (низкомолекулярных полимеров), заключенные между двумя электродами. Анод из In₂O₃+SnO₂ содержит дополнительный эмиттирующий дырки слой полианилина каркасной (пористой) структуры, получаемой из смесей полианилина и низкомолекулярных полимеров, селективно вымываемых из сформированной пленки. При этом образуется слой пористого полианилина с высокоразвитой поверхностью и границей полианилин-люминесцентный слой, что приводит к возрастанию локальных электрических полей, инжекции носителей, а как следствие, возрастанию квантового выхода (КВ) люминесценции, снижению рабочего напряжения и повышению яркости. Так например, описываемое устройство имеет квантовый выход 2,23% Ф/Э и достигает яркости выше 400 кд/м² при рабочем напряжении 3 В.

Недостатком данного устройства является необходимость применения селективного вымывания низкомолекулярной составляющей из слоя полианилина, что требует применения высококипящих растворителей (в данном случае ксилена) с последующей сушкой полимерной пленки. Кроме того, невозможность получения структуры с узким и равномерным распределением пор как по поверхности, так и по толщине эмиттирующего слоя, отрицательно сказывается на квантовой эффективности электролюминесценции. Следует также отметить, что применение дегазированных (обескислороженных) растворителей удорожает процесс изготовления устройства. К недостаткам следует отнести также то, что дополнительный контакт эмиттирующего слоя с атмосферой воздуха не исключает дополнительную возможность образования на поверхности полианилина сорбционного кислородного слоя, который ингибирует инжекцию носителей.

Целью изобретения является повышение яркости электролюминесценции путем обеспечения максимальной площади контакта электролюминесцентного полимера с электродом.

Поставленная цель достигается тем, что в электролюминесцентном устройстве на основе проводящих полимеров, содержащем расположенные друг над другом полимерный люминесцентный слой и слой пористого полианилина, полученного из смесей полианилина и порообразователя, заключенные между двумя электродами, в качестве порообразователя использовано вещество, выбранное из ряда соединений: динитрил азобисизомасляной кислоты, динитрозопентаметилентетраамин, N,N'-оксибензосульфогидразин, NN'- динитрозотерефталамид при содержании порообразователя 5-50 мас. от массы полианилина.

Применение указанных порообразователей всегда сопровождается обязательной термообработкой. При этом необходимо подчеркнуть, что сушка полимера-матрицы (полианилина) и порообразование осуществляется в едином технологическом цикле. Ввиду того, что распад порообразователей (например, динитрила азобисизомасляной кислоты) по следующей схеме:

происходит с образованием азота (создавая дополнительный защитный инерционный газовый слой на поверхности полианилина и предотвращая при этом возможную сорбцию кислорода), а также алкильных радикалов, содержащих третичный азот, создают предпосылки к увеличению систем сопряжения внутри структуры полимерной матрицы, способствуя дополнительной инжекции носителей. Кроме того, применение вышеперечисленные низкомолекулярных порообразователей создает условия для равномерной диспергации их в теле полимера-матрицы и, как следствие, возможность получения регулярной, однородной полимерной пористой структуры, параметры которой легко регулируются различной концентрацией порообразователей. Концентрация порообразователя установлена в пределах 5-50 мас. от массы полианилина. При меньшем содержании порообразователя электролюминесцентное устройство имеет недостаточную яркость излучения и квантовый выход. При увеличении содержания порообразователя более 50% нарушается механическая целостность каркасной структуры полианилиновой пленки и отсутствует дальнейшее улучшение параметров устройства.

Порошок полианилин-основания (ПАН), полученного методом химического окисления анилина персульфатом аммония растворяли в диметилформамиде (концентрация раствора 30 г/л). В полученный раствор вводили необходимое количество динитрила азобисизомасляной кислоты (25 мас. от количества полианилина). Центрифугированием наносили слой полианилина на стеклянную подложку, имеющую прозрачный электрод на основе In₂O₃ и SnO₂ (5% атом). Полученную пленку полимера толщиной 600 сушили при 50-60^oC в динамическом вакууме (0,1 мм.рт.ст) в течение 4-х ч. В процессе сушки происходит разложение динитрила с выделением азота, что приводит к образованию пористой (каркасной) структуры полианилиновой пленки. Параметры пористой структуры полученной пленки определяли на порозиметре "Autoscan-33", которые имели следующие значения:
объем пор 147,0•10^-3 м³/кг (18,0 м³/кг 10^-3)
удельная поверхность 14,0 м²/кг•10³ (0,35 м²/кг 10³)
средний радиус пор 117 (67 )
В скобках приведены параметры пористости пленки полианилина не содержащей порообразователя.

Далее готовили раствор поли(2-метокси-5-(2¹-этил-гексилокси)1,4-фениленвинилена для получения люминисцентного слоя, который формировали центрифугированием на полученных ранее структурах: стеклянная подложка + электрод (In₂O₃ + SnO₂) + каркасный полианилин. После сушки полученной структуры при 100-110^oC в течение 6-ти ч в динамическом вакууме (0,1 мм рт. ст) на поверхность люминесцентного слоя наносили магний-серебряный электрод (содержание магния 95% ат.) термическим испарением в вакууме. Исследования яркости излучения полученного электролюминесцентного устройства проводили на ФПИ. Квантовый выход определили по отношению интенсивности излучения с помощью ФЭУ-28, к величине потребляемого тока, измеренного миллиамперметром.

Результаты измерений показали, что при толщине каркасного ПАН равной 600 при напряжении 3 В предлагаемое электролюминесцентное устройство обеспечивает яркость 520 кд/м².

При аналогичных условиях описываемое в качестве прототипа устройство достигает яркости 400 кд/м².

Применение предлагаемого каркасного ПАН позволит создать электролюминесцентное устройство с улучшенными яркостными характеристиками.

Источники информации
1. Патент США N 5317169, 1994.

2. Y.Yang, etc. I.Appl. Phys. v 77, N2, p.694-698, 1995.

3. Y.H.Burroughes, etc Nature, 347, 539, 1992.

Назначение: изобретение относится к электронной технике, в частности, электролюминесцентным устройствам. Техническим результатом является повышение яркости электролюминесценции путем обеспечения максимальной площади контакта электролюминесцентного полимера с электродом. Сущность изобретения: в электролюминесцентном устройстве на основе проводящих полимеров, содержащем расположенные друг над другом полимерный электролюминесцентный слой и слой пористого полианилина, полученного из смеси полианилина и порообразователя, в качестве порообразователя использовано вещество, выбранное из ряда соединений: динитрил азобисизомасляной кислоты, динитрозопентаметилен тетраамин N, N'- оксибензосульфогидразин, NN'- динитрозотерефталамид при содержании порообразователя 5-50 мас.% от массы полианилина.

Электролюминесцентное устройство на основе проводящих полимеров, содержащее расположенные друг над другом полимерный электролюминесцентный слой и слой пористого полианилина, полученного из смеси полианилина и порообразователя, заключенные между двумя электродами, отличающийся тем, что в качестве порообразователя использовано вещество, выбранное из ряда соединений динитрил азобисизомасляной кислоты, динитризопентаметилентетраамин, N,N'-оксидибензосульфогидразин, N,N'-динитрозотерефталамид при содержании порошкообразователя 5 50% от массы полианилина.