Электролюминесцентное устройство на основе полимерных материалов

 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электролюминесцентным экранам, индикаторам и т.п. Предложено в электролюминесцентном устройстве, состоящем из электронного инжектирующего электрода, активного электролюминесцентного полимерного слоя и вырочного инжектирующего электрода, использовать в качестве электронного инжектирующего электрода двухслойную структуру, первый слой которой выполнен из сплава алюминия и бария, а второй из чистого алюминия. Техническим результатом изобретения является повышение уровня инжекции носителей в слой активного люминесцентного материала при меньшей напряженности электрического поля и повышение стабильности во времени инжекционных характеристик катода. При этом устройство обладает высокой яркостью при низких значениях рабочих напряжений. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к электролюминесцентным экранам, индикаторам и т.п.

Известно электролюминесцентное устройство (ЭЛУ), имеющее в качестве люминесцентного слоя полисопряженный полимерный материал на основе алкоксипроизводных полифениленвинилена. При этом в качестве анода применяется прозрачный низкоомный слой на основе In₂O₃ - SnO₂ (при содержании SnO₂ -4... 10%), а в качестве катода кремний, либо пористый кремний, легированные щелочными или щелочноземельными металлами [1].

К недостаткам такого устройства следует отнести тот факт, что его рабочая площадь ограничена размерами кремниевой подложки (максимально 150 мм по диагонали).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, состоящее из электронного инжектирующего электрода (катода), активного люминесцентного слоя и дырочного инжектирующего электрода (анода), в котором в качестве материала катода используются металлы: магний, кальций, сплавы: Al + Li, Mg + Ag, в качестве активного люминесцентного слоя - производные полифениленвинилена, а в качестве материала анода применяется золото или смешанный оксид индия и олова [2].

К недостаткам такого устройства следует отнести низкую яркость излучения, высокие рабочие напряжения, низкий квантовый выход. Кроме того, срок службы известного устройства ограничен несколькими часами вследствие деградации поверхности химически активных металлов, связанного с их окислением, и соответствующего уменьшения тока инжекции.

Задачей настоящего изобретения является создание ЭЛУ, обладающего высокой яркостью при низких значениях рабочих напряжений.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение уровня инжекции носителей в слой активного люминесцентного материала при меньшей напряженности электрического поля и повышение стабильности во времени инжекционных характеристик катода.

Указанный технический результат достигается тем, что в ЭЛУ, состоящем из электронного инжектирующего электрода, активного люминесцентного слоя на основе поли(2-метокси-5-(2- этилгексилокси)-1,4-фениленвинилена (МЕГ-ПФВ) и дырочного инжектирующего электрода, в качестве электронного инжектирующего электрода использован двухслойный электрод, состоящий из тонкого слоя сплава алюминия и бария и второго, относительно толстого слоя чистого алюминия, а в качестве дырочного инжектирующего электрода - прозрачный слой смешанного оксида индия и олова.

Слой сплава алюминия с барием с высокой концентрацией последнего в нем обладает низкой работой выхода электронов, что приводит к значительному росту тока инжекции, а, следовательно - и яркости излучения при меньших рабочих напряжениях. Дополнительный слой алюминия защищает слой сплава от быстрого окисления и соответствующего уменьшения уровня инжекции.

На чертеже показано электролюминесцентное устройство в разрезе. Электролюминесцентное устройство содержит стеклянную подложку 1, дырочный инжектирующий электрод 2, выполненный из смешанного оксида индия и олова, активный люминесцентный слой 3, сформированный из МЕГ - ПФВ, электронный инжектирующий электрод, состоящий из тонкого слоя сплава алюминия - бария 4 и относительно толстого слоя чистого алюминия 5.

Устройство работает следующим образом: при подаче положительного электрического потенциала на дырочный инжектирующий электрод (2) относительно электронного инжектирующего электрода электроны из инжектирующего слоя сплава алюминия и бария (4) переходят на нижние свободные, а дырки из инжектирующего электрода (2) - на верхние занятые молекулярные орбитали полимерных молекул активного люминесцентного слоя (3). При движении в электрическом поле навстречу друг другу электрона и дырки, находящейся на одной молекуле полимера, происходит их радиационная рекомбинация с излучением кванта света с энергией, равной энергетическому расстоянию между верхней занятой и нижней свободной молекулярными орбиталями в молекуле полимера.

Пример реализации устройства На стеклянную подложку методом ВЧ магнетронного напыления наносится прозрачный электрод на основе смешанного оксида индия и олова толщиной 0,1 мкм.

Затем на полученную таким образом структуру методом центрифугирования из 0,3% раствора поли 2-метокси-5-(2-этил-гексилокси)-1,4- фениленвинилена на основе хлороформа и ксилола, взятых в объемном отношении 2:8, наносится тонкий слой электролюминесцентного полимера толщиной 0,05...0,1 мкм. После сушки при 100...110^oC в течение 6 часов в динамическом вакууме (0,1 мм рт. ст. ) на поверхность люминесцентного слоя методом магнетронного напыления наносится тонкий, 30. . . 50 нм слой алюминия. После этого на поверхность алюминия электрохимическим методом наносится слой бария. Для этой цели в качестве электролита используют 0,1 - 0,5 моль/л раствор соответствующих солей, например бромида или перхлората бария в апротонных растворителях, например N, N-диметилформамиде. Процесс электрохимического нанесения бария осуществляют путем электролиза в электрохимической ячейке с платиновым анодом в гальваностатическом режиме при плотности тока 2 - 4 мА/см² и отрицательном потенциале на алюминиевом слое в течение 5-10 минут. При этом происходит формирование сплава алюминия и бария с преобладанием в нем последнего. После этого, на поверхность сплава наносят относительно толстый (около 1 мкм) слой чистого алюминия.

Исследование по стандартной методике вольт-амперных характеристик изготовленных таким образом устройств и измерение яркости свечения на фотометре - яркометре показало, что плотность тока инжекции электронов при одинаковых рабочих напряжениях в несколько раз выше, а яркость - примерно в 2,5 раза больше, чем у прототипа (см. таблицу 1).

Литература 1. Грушко О.И., Корсаков B.С., Кустов В.Л., Шевелева Л.М., Борисов А.Г., Плавич Л.А., Красников Г.Я., Яковлев А.Г. Электролюминесцентное устройство и способ его изготовления. Патент РФ N 2126610 от 7.08.98.

2. J.H. Buiroughes, D.W. Bradlay, A.R. Brown, R.N. Marks, K. Mackay, R. H. Friend, A.B. Holmes, Light-emitting diodes based on conjugated polymers, Nature, v.347, p. 539, 1990.

Формула изобретения

Электролюминесцентное устройство, состоящее из расположенных последовательно друг над другом на поверхности прозрачного диэлектрического основания слоев в виде электронного инжектирующего электрода, активного электролюминесцентного полимерного материала на основе производных полифениленвинилена и дырочного инжектирующего электрода на основе смешанного оксида индия и олова, отличающееся тем, что в качестве электронного инжектирующего электрода использована двухслойная структура, первый слой которой выполнен из сплава алюминия с барием, а второй - из чистого алюминия, причем содержание бария в сплаве составляет не менее 50% по массе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2