электролюминесцентное устройство и способ его изготовления
Классы МПК: | H05B33/26 отличающиеся по составу или расположению токопроводящих материалов, используемых в качестве электродов H05B33/10 способы и устройства для изготовления электролюминесцентных источников света |
Автор(ы): | Грушко О.Е., Корсаков В.С., Кустов В.Л., Шевелева Л.М., Красников Г.Я., Мазуренко С.Н., Приходько П.С., Самсонов Н.С., Яковлев А.Т. |
Патентообладатель(и): | Некоммерческое партнерство "Полимерная электроника" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-04-20 публикация патента:
20.12.1998 |
Использование: в электронной технике, в частности для электролюминесцентных экранов, индикаторов, светодиодов и т.д. Сущность: ЭЛУ состоит из электронного инжектирующего слоя из сплава на основе алюминия, активного люминесцентного слоя из поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена), дырочного транспортного слоя на основе р-допированного полианилина и дырочного инжектирующего слоя из смешанного оксида индия и олова. В качестве электронного инжектирующего слоя использован сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: литий 0,3-2,5, магний 0,5-6,0, скандий и/или цирконий 0,01-0,3, а в качестве дырочного транспортного слоя использован р-допированный полианилин, пластифицированный поливиниловым спиртом. Для изготовления ЭЛУ предложен способ, включающий последовательное нанесение на стеклянную подложку полупрозрачного слоя смешанного оксида индия и олова, слоя р-допированного полианилина, пластифицированного виниловым спиртом, люминесцентного слоя - поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена) и электронного инжектирующего слоя из сплава на основе алюминия, при этом нанесение р-допированного полианилина проводят в растворе, содержащем компоненты, мас. %: полианилин 0,6-1,5; поливиниловый спирт 0,6-1,5; паратолуолсульфокислота или карбоновая кислота, 0,06-0,5; муравьиная кислота - остальное. Техническим результатом изобретения является снижение порога зажигания, достижение более высокой яркости при более низких напряжениях и токах, т.е. повышение квантового выхода, уменьшение ширины спектра излучения, а также упрощение технологии изготовления ЭЛУ за счет сокращения количества стадий, уменьшения длительности некоторых стадий, возможности проведения всех операций без создания инертной атмосферы. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Электролюминесцентное устройство, состоящее из электронного инжектирующего слоя из сплава на основе алюминия, активного люминесцентного слоя - поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена), дырочного транспортного слоя на основе p-допированного полианилина, дырочного инжектирующего слоя из смешанного оксида индия и олова и стеклянной подложки, отличающееся тем, что в качестве электронного инжектирующего слоя использован сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: литий 0,3 - 2,5, магний 0,5 - 6,0, скандий и/или цирконий 0,01 - 0,3, а в качестве дырочного транспортного слоя использован p-допированный полианилин, пластифицированный поливиниловым спиртом. 2. Способ изготовления электролюминесцентного устройства, включающий последовательное нанесение на стеклянную подложку полупрозрачного слоя смешанного оксида индия и олова, слоя p-допированного полианилина, активного люминесцентного слоя - поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена) и электронного инжектирующего слоя из сплава на основе алюминия, отличающийся тем, что для нанесения слоя p-допированного полианилина, пластифицированного поливиниловым спиртом, используют раствор, содержащий компоненты, мас.%:Полианилин - 0,6 - 1,5
Поливиниловый спирт - 0,6 - 1,5
Паратолуолсульфокислота или карбоновая кислота - 0,06 - 0,5
Муравьиная кислота - Остальноек
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электронной технике, в частности к электролюминесцентным экранам, индикаторам и т.д. Известно электролюминесцентное устройство (ЭЛУ) на основе полимерных материалов, состоящее из электронного инжектирующего слоя из металла, активного электролюминесцентного слоя из поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена), дырочного транспортного слоя из проводящего полианилина и дырочного инжектирующего слоя из смешанного оксида индия и олова (In2O3 - SnO2) [1,2]. Указанное устройство имеет спектр излучения с максимумом на длине волны 620 нм и шириной спектра на половине высоты распределения 100 нм [1], что является недостаточным для получения чистого цвета. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является ЭЛУ, состоящее из электронного инжектирующего слоя из алюминий-литиевого сплава с содержанием лития 0,2%, активного люминесцентного слоя из поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена), дырочного транспортного слоя на основе проводящего полианилина и дырочного инжектирующего слоя из смешанного оксида индия и олова (In2O3 - SnO2) [3]. Использование в качестве электронного инжектирующего слоя низколегированных сплавов алюминия со щелочными металлами позволяет добиться заметного квантового выхода и снизить рабочее напряжение. Однако содержание щелочного металла в сплаве может постоянно снижаться из-за взаимодействия с окружающей средой и полимерами в составе ЭЛУ, приводя к ухудшению инжекционных характеристик и ограничению ресурса работы ЭЛУ. К недостаткам устройства следует также отнести относительно высокий порог зажигания по напряжению 1,7 B, относительно малую яркость 400 кд/м2 при 3 B и большую ширину спектра излучения (100 нм при 300 K), не позволяющую получить чистый цвет для использования в полноцветных дисплеях. Известен способ изготовления ЭЛУ, включающий следующую последовательность операций: 1) нанесение на дырочный инжектирующий слой из смешанного оксида индия и олова (In2O3 - SnO2) дырочного транспортного слоя из проводящего полианилина с добавкой полиэфирной смолы - эта операция осуществляется путем нанесения методом центрифугирования смеси двух растворов - раствора комплекса полианилина и камфоросульфокислоты (КСК) в мета-крезоле и раствора полиэфирной смолы в мета-крезоле с последующей сушкой в течение 12 ч при 50oC; 2) нанесение активного люминесцентного слоя - поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена) методом центрифугирования из раствора в ксилоле; 3) напыление в высоком вакууме (2,0![электролюминесцентное устройство и способ его изготовления, патент № 2123773](/images/patents/348/2123001/183.gif)
а) комплекс полианилина и КСК готовится длительным механическим перемешиванием указанных компонентов с последующим растворением образовавшегося комплекса в мета-крезоле;
б) присутствуют дополнительные стадии приготовления раствора полиэфирной смолы и смешивания этого раствора с раствором полианилиновой соли;
в) используемый растворитель - мета-крезол требует длительной сушки до 12 ч и ухудшает условия труда;
г) необходимо проведение всех стадий в инертной атмосфере. Задачей изобретения является создание электролюминесцентного устройства с улучшенными характеристиками и упрощение технологии его изготовления. Техническим результатом изобретения является снижение порога зажигания, достижение более высокой яркости при более низких напряжениях и токах, т.е. повышение квантового выхода, уменьшение ширины спектра излучения, а также упрощение технологии изготовления ЭЛУ за счет сокращения количества стадий, уменьшения длительности некоторых стадий, возможности проведения всех операций без создания инертной атмосферы. Указанный технический результат достигается тем, что в ЭЛУ, состоящем из электронного инжектирующего слоя на основе алюминиевого сплава, активного люминесцентного слоя поли(2-метокси-5-(2"-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена), дырочного транспортного слоя из p-допированного (дырочно проводящего) полианилина и дырочного инжектирующего слоя из смешанного оксида индия и олова (In2O3 - SnO2) и стеклянной подложки, в качестве электронного инжектирующего слоя использован сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: литий 0,3 - 2,5, магний 0,5-6,0, скандий и/или цирконий 0,01-0,3, а в качестве дырочного транспортного слоя использован p-допированный полианилин, пластифицированный поливиниловым спиртом. Ведение в алюминий магния одновременно с литием приводит к снижению поверхностной активности последнего. Это позволяет использовать в качестве инжектирующих слоев сплавы на основе алюминия с более высоким содержанием лития, что в свою очередь способствует улучшению инжекционных и ресурсных характеристик электрода. Наличие циркония и/или скандия в сплаве обеспечивает большую однородность пленки электрода. Нижний предел содержания легирующих компонентов сплава обусловлен эффектом снижения яркости ЭЛУ, а верхний - сегрегацией сплава на компоненты в процессе нанесения вследствие взаимодействия металлического лития с органическим веществом и деструкцией последнего. Использование сплава с высоким содержанием лития и магния позволяет проводить нанесение при более низком вакууме (1,0
![электролюминесцентное устройство и способ его изготовления, патент № 2123773](/images/patents/348/2123001/183.gif)
![электролюминесцентное устройство и способ его изготовления, патент № 2123773](/images/patents/348/2123773/9633.gif)
![электролюминесцентное устройство и способ его изготовления, патент № 2123773](/images/patents/348/2123001/183.gif)
- порог появления излучения по току 0,025 мА и по напряжению 1,5 В, что на 10% ниже, чем у прототипа (1,7 B);
- яркость при напряжении 3 B составляет 550 кд/м2, что на 35% выше, чем у прототипа (400 кд/м2);
- яркоcть 1200 кд/м2 достигается при напряжении 3,4 B и токе 2,5 мА, яркость 4000 кд/м2 - при токе около 8 мА и напряжении около 6 B, что вдвое ниже, чем у прототипа (10 B);
- ширина спектра излучения на половине высоты его распределения составляет 60 нм, что на 40%; ниже, чем у прототипа. Пример 2. ЭЛУ изготовлено, как в примере 1, но при нанесении слоя полианилина с ПТСК в раствор добавляют ПВС в количестве 1,5 мас.%, а в качестве электронного инжектирующего слоя наносят сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: литий 2,1; магний 3,0, цирконий 0,1; скандий 0,2 и алюминий - остальное. Толщина электронного инжектирующего слоя 5 - 0,15 мкм. Для этого ЭЛУ порог появления излучения равен 1,5 B и 0,03 мА, яркость 1200 кд/м2 достигается при токе 1,7 мА. Пример 3. ЭЛУ изготовлено, как в примере 2, но при нанесении слоя полианилина вместо ПТСК использован раствор с карбоновой кислотой в количестве 0,06 мас. %, а в качестве электронного инжектирующего слоя наносят сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: литий 1,78, магний 5,16, цирконий 0,06, скандий 0,14 и алюминий - остальное. Яркость 1200 кд/м2 достигается при токе 3,3 мА. Таким образом, электролюминесцентное устройство, изготовленное по данному изобретению, обладает по сравнению с прототипом следующими преимуществами:
- порог появления излучения по напряжению на 15% ниже, чем у прототипа;
- яркость при напряжении 3 B на 40% выше, чем у прототипа;
- яркость 4000 кд/м2 достигается при напряжении около 6 B, что вдвое ниже, чем у прототипа;
- ширина спектра излучения на половине высоты его распределения составляет 60 нм, что на 40% ниже, чем у прототипа;
- квантовая эффективность примерно в 1,5 раза выше;
- упрощение технологии изготовления ЭЛУ за счет сокращения количества стадий с 10 до 6, уменьшения длительности стадий нанесения полианилина с 12 ч до 30 мин, возможности проведения всех стадий нанесения органических слоев без создания инертной атмосферы. Литература. 1. I. D. Parker, Carrier tuneling and device characteristics in polymer light-emiting diodes, J. Appl.Phys. (1994), v. 75, N 3, p. 1656-1666; D.Braun, A.J. Heeger, Visible light emission from semiconducting polymer diodes, Appl. Phys. Lett (1991), v. 58, N 18, pp. 1982-1984. 2. Y. Yang, A.J. Heeger, Polyaniline as a transparent electrode for polymer lightemitting diodes, Appl. Phys. Letters (1994), v. 64, N 10, p. 1245-1247. 3. Y. Yang, E. Westerweele, C. Zhang, P. Smith, A.J. Heeger, Enhanced performance of polymer light-emutting diodes using high-syrface area polyaniline network electrodes, J. Appl. Phys. (1995), v. 77, N 2. p. 694-698.
Класс H05B33/26 отличающиеся по составу или расположению токопроводящих материалов, используемых в качестве электродов
Класс H05B33/10 способы и устройства для изготовления электролюминесцентных источников света