Електролюмінесцентний пристрій, дисплей для відображення інформації і спосіб виготовлення електролюмінесцентного пристрою

1 Елеісгролюмінесцентний пристрій, що являє собою щільну струїсгуру, яка включає в себе перший набір волокон і другий набір волокон, впорядкованих у формі щільної двовимірної ПОСЛІДОВНОСТІ перетинів між волокнами згаданих першого набору волокон і другого набору волокон, який відрізняється тим, що кожне з вказаних волокон має повздовжній провідний елемент, і волокна принаймні одного з вказаних першого і другого наборів волокон додатково мають повздовжнє покриття з щонайменше однієї світловипромінюючоі речовини, що знаходиться в тісному контакті з вказаним провідним елементом, причому зазначена щонайменше одна світловипромінююча речовина вибирається таким чином, що при прикладенні електричного поля між провідними елементами, що перетинаються, з вказаної світловипромінюючої речовини випромінюється світлова радіація 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що згаданий повздовжній провідний елемент є осердям, і зазначене повздовжнє покриття з щонайменше однієї світловипромінюючої речовини покриває вказане осердя 3 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що волокна обох вказаних першого і другого наборів волокон мають вказаний провідний елемент і вказане покриття з зазначеної світловипромінюючої речовини 4 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що зазначена щонайменше одна світловипромінююча речовина включає полі(р-феніленвінілен) або його похідну 5 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що волокна, що мають зазначене покриття з світловипромінюючої речовини, є від приблизно 10 мкм до приблизно 2 см завширшки 6 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що вказаний провідний елемент включає в себе речовину, вибрану з групи, що складається з металу, окису металу, сплаву, провідного полімеру і їх комбінацій 7 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що вказана речовина вибрана з групи, що складається з алюмінію, окису алюмінію, золота, сплаву магнію/срібла, окису ІНДІЮ І їх комбінацій 8 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що провідний елемент кожного з волокон, що мають вказане покриття з світловипромінюючої речовини, становить приблизно 50-99 % від загальної товщини вказаних волокон 9 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що вказані волокна із згаданих першого і другого наборів волокон впорядковані практично перпендикулярно один до одного 10 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що вказані волокна із згаданих першого і другого наборів волокон переплетені втканій структурі 11 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що додатково включає в себе засіб для прикладення електричного поля між провідними елементами, що перетинаються 12 Дисплей для відображення інформації, що використовується з електронним пристроєм обробки інформації, який включає електролюмінесцентний пристрій, що являє собою щільну структуру, яка включає в себе перший набір волокон і другий набір волокон, впорядкованих у формі щільної двовимірної ПОСЛІДОВНОСТІ перетинів між волокнами згаданих першого набору волокон і другого набору волокон, який відрізняється тим, що кожне з вказаних волокон має повздовжній провідний елемент, і волокна принаймні одного з вказаних першого і другого наборів волокон додатково мають повздовжнє покриття з щонайменше однієї світловипромінюючої речовини, що знаходиться в тісному контакті з вказаним провідним елементом, причому зазначена щонайменше одна світловипромінююча речовина вибирається таким чином, що при прикладенні електричного поля між прові О 1 C O 00 ю 51837 дними елементами, що перетинаються, з вказаної світловипромінюючої речовини випромінюється світлова радіація 13 Дисплей за п 12, який відрізняється тим, що зазначена щонайменше одна світловипромінююча речовина включає полі(р-феніленвінілен) або його похідну 14 Дисплей за п 12, який відрізняється тим, що вказаний повздовжній провідний елемент є осердям, і згадане повздовжнє покриття з щонайменше однієї світловипромінюючої речовини покриває вказане осердя 15 Спосіб виготовлення електролюмінесцентного пристрою, який включає підготовку першого набору волокон і другого набору волокон і впорядкування волокон зазначених першого і другого наборів волокон для побудови двовимірної щільної ПОСЛІДОВНОСТІ перетинів між ними, який відрізняється тим, що кожне з вказаних волокон має повздовжній провідний елемент, причому волокна принаймні одного з вказаних першого і другого наборів волокон мають також покриття з щонайменше однієї світловипромінюючої речовини, що знаходиться в тісному контакті із згаданим провідним елементом, і тим, що зазначену щонайменше одну світловипромінюючу речовину вибирають таким чином, що при прикладенні електричного поля між провідними елементами, що перетинаються, з вказаної світловипромінюючої речовини випромінюється світлова радіація 16 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що згаданий повздовжній провідний елемент є осердям, і згадане повздовжнє покриття з щонайменше однієї світловипромінюючої речовини покриває вказане осердя 17 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що волокна обох вказаних першого і другого наборів Даний винахід відноситься до електролюмінесцентного пристрою і способу його виготовлення Зокрема, даний винахід відноситься до електролюмінесцентного пристрою, в якому світловипромінююча речовина є напівпровідником Більш детально, даний винахід відноситься до дисплея для відображення інформації, що використовується з електронним пристроєм обробки інформації, в якому світловипромінююча речовина є світловипромінюючим полімером (СВП) Електролюмінесцентні пристрої - це структури, що випромінюють світло під впливом прикладеного електричного поля Звичайною моделлю такого фізичного процесу в напівпровідниках, що використовуються подібним чином, є радіаційна рекомбінація електронно-діркових пар, які інжектуються в напівпровідник з протилежних електродів Відомими прикладами є світловипромінюючі діоди, засновані на GaP і подібних йому III-V напівпровідниках Хоч ці пристрої ефективні і широко використовуються, вони обмежені в розмірі і не можуть бути легко і економічно використані в дисплеях великої ПЛОЩІ волокон мають зазначений провідний елемент і зазначене покриття з світловипромінюючої речовини 18 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що зазначений щонайменше один світловипромінюючий полімер є полі(р-феніленвшіленом) або його ПОХІДНОЮ 19 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що волокна, що мають покриття з світловипромінюючої речовини, є від приблизно 10 мкм до приблизно 2 см завширшки 20 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що вказаний провідний елемент включає в себе речовину, вибрану з групи, що складається з металу, окису металу, сплаву, провідного полімеру і їх комбінацій 21 Спосіб за п 20, який відрізняється тим, що вказана речовина вибрана з групи, що складається з алюмінію, окису алюмінію, золота, сплаву магнію/срібла, окису ІНДІЮ І їх комбінацій 22 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що згаданий провідний елемент кожного з волокон, що мають вказане покриття з світловипромінюючої речовини, становить приблизно 50-99 % від загальної товщини вказаних волокон 23 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що згадані волокна вказаних першого набору волокон і другого набору волокон впорядковані практично перпендикулярно одне до одного 24 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що вказані волокна із згаданих першого і другого наборів волокон переплетені втканій структурі 25 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що додатково включає стадію приєднання до згаданих волокон засобу для прикладення електричного поля між провідними елементами, що перетинаються ВІДОМІ альтернативні матеріали, які можуть бути виготовлені на великих площах, і серед них неорганічні напівпровідники Найбільші зусилля в даній галузі були зосереджені на ZnS Проте ZnS-система має значні практичні недоліки, передусім низьку надійність Механізм свічення ZnS, як вважають, є таким, в якому прискорення одного типу носія через напівпровідник під дією сильного електричного поля спричиняє локальне збудження напівпровідника, яке релаксує за допомогою радіаційного випромінювання Серед органічних матеріалів ВІДОМІ прості ароматичні молекули типу антрацену, перилену і коренену, що проявляють електролюмінесценцію Однак практичні недоліки цих матеріалів, як і ZnS, пов'язані з їхньою низькою надійністю, одночасно з труднощами осадження органічних шарів і струмоінжекційних електродних шарів Такі методи, як сублімація органічних матеріалів, мають недоліки, що виражаються в м'якості шару, що отримується, його схильності до рекристалізації і нездатністі витримувати високу температуру осадження поверхневих контактних шарів Такі методи, як вирощування плівок за мето 51837 дом Лангмюра-Блоджетта з модифікованих ароматичних сполук, страждають від недостатньо високої якості плівки, розбавлення активних матеріалів і високої вартості виробництва Електролюмінесцентний пристрій, що застосовує антрацен, розкритий в патенті США №3,621,321 Його недоліком є високе споживання енергії і низька СВІТИМІСТЬ Винахід за патентом США №4,672,265, покликаний поліпшити вказаний пристрій, описує електролюмінесцентний пристрій, що має структуру подвійного люмінесцентного шару Однак органічним матеріалам, запропонованим для структури подвійного шару, також властиві вищезазначені недоліки Очікується, що світловипромінюючі полімери (СВП) корінним чином змінять монітори і екрани комп'ютерів, оскільки екрани, засновані на СВП, можуть виготовлятися дуже тонкими і такими, що згинаються, наприклад, такими, що згортаються, і складаними Патент США №5,399,502, згаданий тут повністю як посилання, розкриває електролюмінесцентний пристрій, який включає (і) шар напівпровідника в формі тонкої, щільної плівки полімеру, який містить як мінімум один сполучений полімер, (м) перший контактний шар в контакті з однією поверхнею шару напівпровідника, і (їм) другий контактний шар в контакті з іншою поверхнею шару напівпровідника Полімерна плівка шару напівпровідника має досить низьку концентрацію домішкових переносників зарядів, так що при прикладенні електричного поля між першим і другим контактними шарами через шар напівпровідника, з приданиям другому контактному шару позитивного потенціалу по відношенню до першого контактного шару, переносник зарядів інжектується в шар напівпровідника, і світлова радіація випромінюється з шару напівпровідника Патент США №5,399,502 також розкриває спосіб виготовлення вищеописаного електролюмінесцентного пристрою, який включає такі стадії осадження тонкого шару форполімеру на підшарок і подальше його нагрівання до високої температури для формування сполученого полімеру Винахід, розкритий в патенті США №5,399,502 базується на тому явищі, що сполучені полімерні напівпровідники можуть проявляти електролюмінесценцію шляхом інжекції переносника зарядів з ВІДПОВІДНИХ контактних шарів Однак електролюмінесцентний пристрій, описаний в патенті США №5,399,502, страждає від декількох обмежень По-перше, багатошарова конструкція пристрою обмежує можливу міру складання, оскільки під впливом високого складаючого натягу шари конструкції можуть або зламатися, або відшаруватися, в будь-якому випадку, функціональність буде серйозно і безповоротно порушена По-друге, пристрій потребує товстої нелюмінесцентної основи-підшарка для механічної підтримки По-третє, при виробленні багатошарового пристрою невід'ємно використовуються, наприклад, літографія або ІНШІ складні процеси, які в більшості випадків повинні проводитися в спеціальних умовах, таких як вакуум тощо, і отже, є громіздкими, такими, що дорого коштують, і трудомісткими Крім того, використання літографи обмежує максимальний розмір пристроїв, що виготовляються Таким чином, існує загальновизнана потреба в електролюмінесцентних пристроях, позбавлених вищезазначених обмежень, що було б дуже корисно Задачею винаходу є створення електролюмінісцентного пристрою нового покоління, дисплею і спосіб виготовлення електролюмінісцентного пристрою Поставлена задача досягається тим, що електролюмінесцентний пристрій являє собою щільну структуру, що включає перший набір волокон і другий набір волокон, впорядкован в формі двовимірної щільної ПОСЛІДОВНОСТІ перетинів між волокнами першого набору волокон і волокнами другого набору волокон, де кожне волокно містить повздовжній провідний елемент, тоді як волокна принаймні одного з першого або другого наборів волокон далі містять повздовжнє покриття з як мінімум однієї світловипромінюючої речовини, що знаходиться в тісному контакті з провідним елементом, а щонайменше одна світловипромінююча речовина вибрана таким чином, що при прикладенні електричного поля між перетинними провідними елементами, світлова радіація випромінюється з світловипромінюючої речовини Прикладене електричне поле може бути постійним або змінним, в залежності від люмінесцентних матеріалів, що застосовуються Згідно З переважними варіантами здійснення винаходу, що описуються нижче, дисплей для відображення інформації, що використовується з електронним пристроєм обробки інформації, являє собою електролюмінесцентний пристрій, описаний вище Згідно З переважними варіантами здійснення винаходу, що описуються нижче, спосіб виготовлення електролюмінесцентного пристрою складається з таких стадій (а) підготовка першого набору волокон і другого набору волокон, в яких кожне волокно має повздовжній провідний елемент, тоді як волокна як мінімум одного з першого або другого наборів волокон містять принаймні одну світловипромінюючу речовину, що знаходиться в тісному контакті з провідним елементом, і (Ь) впорядкування волокон першого і другого наборів волокон з утворенням двовимірної щільної ПОСЛІДОВНОСТІ перетинів між ними, причому щонайменше одна світловипромінююча речовина вибрана таким чином, що при прикладенні електричного поля між перетинними провідними елементами, з приданиям одному з перетинних провідних елементів позитивного потенціалу по відношенню до іншого, світлова радіація випромінюється з світловипромінюючої речовини Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу, світловипромінююча речовина є напівпровідниковим полімером, що має досить низьку концентрацію домішкового переносника зарядів, так що, коли переносник зарядів інжектується з провідних елементів в напівпровідни 51837 кове покриття, світлова радіація випромінюється з полімеру Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу, повздовжній провідний елемент є осердям, і повздовжнє покриття з як мінімум однієї світловипромінюючої речовини покриває це осердя Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу, волокна обох, як першого, так і другого наборів волокон, включають провідний елемент і покриття з світловипромінюючої речовини Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу принаймні один світловипромінюючий полімер є полі-(рфеніленвшіленом) або його похідною Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу волокна, що містять покриття з світловипромінюючої речовини, є приблизно від Юмкм до приблизно 2см завширшки Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу провідний елемент містить речовину, вибрану з групи, що складається з металу, окису металу, сплаву, провідного полімеру і їх комбінації Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу ця речовина вибирається з групи, що складається з алюмінію, окису алюмінію, золота, сплаву магнію/срібла, окису шдія і їх комбінації Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу провідний елемент кожного волокна, що містить покриття з світловипромінюючої речовини, становить приблизно 5099% від загальної товщини волокна Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу волокна першого набору волокон і волокна другого набору волокон впорядковані практично перпендикулярно один до одного Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу волокна першого набору волокон і волокна другого набору волокон переплетені втканій структурі Згідно З наведеними далі переважними варіантами здійснення винаходу пристрій, що пропонується, містить пристосування для прикладення електричного поля між перетинними провідними елементами Даний винахід успішно усуває недоліки відомих на даний момент конфігурацій завдяки створенню електролюмінесцентного пристрою, заснованого на волокнах, який є таким, що може легко складатися, і простим у виробництві Винахід описується тут тільки у вигляді прикладу, з посиланнями на прикладені креслення Фіг 1 І 2 - перспективні вигляди електролюмінесцентного пристрою згідно з даним винаходом Фіг 3 і 4 - поперечні перетини волокна згідно з даним винаходом, яке має провідне осердя і напівпровідникове покриття, або провідне (оголене) осердя, ВІДПОВІДНО Фіг 5 і 6 - поперечні перетини перетинів, сформованих між перетинними волокнами, згідно з даним винаходом, і Фіг 7 - формула, що показує схему реакції для 8 нанесення сполученого полімеру на провідний елемент, згідно з даним винаходом Даний винахід - це електролюмінесцентний пристрій, який можна використати як екран дисплея для відображення інформації, що використовується з електронним пристроєм обробки інформації Зокрема, даний винахід може бути використаний для створення електролюмінесцентних пристроїв, в яких світловипромінююча речовина є напівпровідником Більш визначено, даний винахід може бути використаний для створення волокнистого небагато шарового електролюмінесцентного пристрою, що має високу здатність до згинання Принципи і дія електролюмінесцентного пристрою згідно з даним винаходом можуть бути зрозумілі краще, з посиланнями на креслення і прикладені описи Перед детальним поясненням хоч би одного здійснення винаходу необхідно уяснити, що застосування винаходу не обмежується деталями конструкції і розташуванням компонентів в подальших описах або ілюстраціях в кресленнях Винахід дає можливість до інших здійснень або до реалізації і виконання різними іншими шляхами Також необхідно вказати нате, що термінологія і фразеологія, що вживаються в даному тексті, використовуються лише з метою опису і не повинні розглядатися як обмеження Зі посиланнями на Фіг 1-6, даний винахід описується в одному аспекті як електролюмінесцентний пристрій 20 Пристрій 20 містить щільну структуру з волокон, що містить в собі перший набір волокон 22 і другий набір волокон 24 Як найкращим чином видно на Фіг 1 і 2, волокна 22 і 24 впорядковані в формі двовимірної щільної ПОСЛІДОВНОСТІ перетинів 26, так що кожне з волокон набору 22 перетинає тільки один раз дане волокно 24, і навпаки Кожне волокно з наборів 22 і 24 містить повздовжній провідний елемент, звичайно осердя 28 Волокна як мінімум одного з першого або другого наборів волокон, тобто волокна 22 і/або 24, містять повздовжнє покриття з світдовипромінюючої речовини, звичайно напівпровідникове покриття ЗО з як мінімум одного світловипромінюючого сполученого покриваючого полімеру, що знаходиться в тісному контакті з провідним елементом 28 Світловипромінюючий сполучений полімер(и) має досить низьку концентрацію домішкового переносника зарядів, так що при прикладенні електричного поля між перетинним провідним осердям 28 таким чином щоб, наприклад, додати одному з перетинного провідного осердя позитивний потенціал по відношенню до іншого, переносник зарядів інжектується в напівпровідникове покриття ЗО і світлова радіація випромінюється з напівпровідника покриття ЗО Як найкращим чином видно з Фіг 5-6, перетини 26 характеризуються тим, що вони містять два електроди і світловипромінюючу речовину в контакті МІЖ НИМИ Переважно більш детально розглянути конструкції, показані на Фіг 1-2, для більш ясної демонстрації концепції даного винаходу Щільна структура з волокон 22 і 24 вибрана так, що перетини 26 досить близькі один до одного, так що управління люмінесцентністю конкретних перетинів 26 електричними полями забезпечується через елемент 28, при цьому зображення з адекватною роздільною здатністю може бути сприйняте Роздільна здатність, що забезпечується перетинами 26, залежить значною мірою від специфічного застосування Наприклад, перетин через кожні 30-ЮОмкм адекватний тонкій роздільній здатності в телевізійних або комп'ютерних екранних приставках, однак для великих екранів, як наприклад, вуличні рекламні щити, екрани кінотеатрів тощо, які переглядаються з великої відстані, допустима більш низька роздільна здатність, адекватна перетину через кожні декілька міліметрів або декілька сантиметрів У будь-якому випадку 80% і більш площі щільної структури з волокон 22 і 24, згаданих вище, переважно 90% або більш, покриті перетинами 26 Це означає, що для деяких застосувань, таких як комп'ютерні і телевізійні екрани, ширина волокон вибирається малою, наприклад, 10-100мкм, переважно біля 50мкм, тоді як для інших застосувань, які використовують великі екрани, ширина волокон вибрана більшою, наприклад, від ЮОмкм до 2см У той час як волокна малої ширини можуть бути або плоскими, або круглими, волокна великої ширини переважно повинні бути плоскими, наприклад, стрічкоподібними волокнами У останньому випадку кожне волокно може включати перший шар повздовжнього провідного елемента, а також другий шар або шари світловипромінюючої речовини У будь-якому випадку повздовжньому провідному елементу бажано бути прозорим у видимому діапазоні Осердя 28 може бути утворене з внутрішнього осердя, покритого провідною речовиною, як на зображенні осердя 28 Внутрішнє осердя може бути діелектриком, який забезпечує підтримку провідної речовини Як конкретно показано на Фіг 1-2, згідно з переважним варіантом здійснення даного винаходу, волокна 22 першого набору волокон і волокна 24 другого набору волокон впорядковані практично перпендикулярно один до одного Як показано на Фіг 1, волокна 22 і 24 переважно переплетені в тканій структурі, яка зменшує потребу в нелюмінесцентній основній підкладці Більш того ця конструкція знімає потребу в літографи, оскільки сама по собі забезпечує формування електродів Як показано на Фіг 2, згідно з переважним варіантом здійснення пристрій 20 містить пристрій 40 для прикладення необхідного електричного поля між перетинним провідним осердям 28 Фахівцеві в даній галузі техніки доступно конструювання і управління пристроєм 40, що дає можливість показу зображень пристроєм 20 У пристрої за даним винаходом волокна обох наборів 22 і/або 24 переважно містять провідний елемент 28 і як мінімум одну світловипромінюючу речовинуЗО Світловипромінююча речовина в переважному варіанті є зв'язаним полімером ЗО, як, наприклад, полі-(р-феніленвшілен), а провідний елемент 28 переважно виготовлений з провідної речовини, 51837 10 такої, як (без обмеження приведеним списком) метал, окис металу, сплав, провідний полімер (наприклад, допований напівпровідник) або їх комбінації Наприклад, речовина, з якої виготовляється провідний елемент 28, може бути алюмінієм, окисом алюмінію, золотом, сплавом магнію/срібла, окисом Індія або їх комбінацією Бажано, щоб покриття світловипромінюючого полімеру ЗО наносилося однорідної товщини, і мало ширину забороненої зони напівпровідника в діапазоні від 1 еВ до 3,5 еВ Крім того, пропорція сполученого полімеру в електролюмінесцентних областях покриття сполученого полімеру достатня для досягнення порога тунелювання для руху зарядів в зв'язаних полімерах, розташованих в покритті У переважному варіанті провідний елемент 28 кожного з волокон 22 і/або 24 займає приблизно 50-99% загальної товщини волокон Однак, як, наприклад, показано на Фіг 4-5, волокна 22 або 24 можуть бути вибрані таким чином, щоб містити тільки оголене осердя, тоді діаметр їх провідного (оголеного) осердя 28 може бути вибраний подібно тому, як і у разі сполученого полімеру, що покриває волокна (Фіг 3) Як конкретно показано на Фіг 2, пристрій 20 переважно містить відбиваючий нижній шар 50, який служить для відбивання світла, що випромінюється із зворотного від спостерігача боку в напрямі спостерігача Шар 50 може бути відбиваючим металом, який може бути нанесений будьяким ВІДПОВІДНИМ способом, включаючи, але, не обмежуючи, покриття, напилювання тощо, на зворотний бік волоконної структури Якщо потрібна більш стабільна структура, пристрій 20 може містити підтримуючий шар 52, який може бути осаджений на його лицьовий або зворотний бік При осадженні на лицьовий бік підтримуючий шар 52 вибирається прозорим у видимому діапазоні спектра Шар 52 можна виготовляти з будь-якого ВІДПОВІДНОГО прозорого полімеру Другий аспект даного винаходу відноситься до способу виготовлення електролюмінесцентного пристрою, який містить наведені далі стадії По-перше, перший набір волокон і другий набір волокон готують так, що кожне з волокон містить повздовжній провідний елемент, сформований як осердя або шар, причому волокна як мінімум одного з першого і другого наборів волокон додатково містять повздовжнє покриття, з принаймні однієї світловипромінюючої речовини, переважно напівпровідникового світловипромінюючого сполученого полімеру Покриті волокна можуть бути виготовлені, наприклад, витяжкою з подальшим зануренням або напилюванням Подруге, волокна першого і другого набору волокон упорядковують в формі двовимірної щільної ПОСЛІДОВНОСТІ перетинів, наприклад, схрещеній або тканій структурі Ткана структура переважна, оскільки в промисловому виробництві и використовується відома і проста технологія Згідно З способом даного винаходу світловипромінююча зв'язана речовина вибирається такою, що має досить низьку концентрацію домішкового переносника зарядів, так що прикладене 12 11 51837 електричне поле між перетинним провідним осертя(я) в перетині дям додає одному з перетинного провідного осерДля досягнення бажаної електролюмінесценції дя позитивний потенціал по відношенню до іншополімерні покриття повинні бути практично вільго, переносник зарядів інжектується в ними від дефектів, які діють як центри нерадіаційнапівпровідникове покриття і світлова радіація ноі рекомбінації, і запобігають електролюмінесцевипромінюється з напівпровідникового покриття нції У альтернативному способі готують ткану Деяке або все провідне осердя або шари моструктуру з провідних волокон, кожне з яких покрижуть містити, в поєднанні з матеріалом, що інжекте діелектричним покриттям (ізолятором), і готову тує заряди, додатковий, переважно органічний, ткану структуру закладають в люмінесцентну рематеріал, який служить для контролю співвідночовину У цьому випадку вибрана речовина люмішення електронів і дірок, інжектованих в полімерні несцює, коли електричне поле формується від покриття, і для гарантії того, що радіаційний розпровідних перетинів між електродами Прикладом пад має місце вдалині від матеріалу, що інжектує такої речовини є кристалофосфор, змішаний з заряди осердя або шарів епоксидною смолою Покриття із сполученого полімеру переважно Термін "сполучений полімер", що використоявляє собою індивідуальний сполучений полімер вується тут, в описі і формулі винаходу, відноситьабо індивідуальний співполімер, який містить сегся до полімерів, що мають делокалізовану систему менти сполученого полімеру Альтернативно, пор-електронів вздовж основного ланцюга полімеру, криття із сполученого полімеру може містити суделокалізована система р-електронів додає поліміш сполученого полімеру або співполімеру з меру напівпровідникові властивості і здатність підіншими ВІДПОВІДНИМИ полімерами тримувати позитивні і негативні переносники заряНаведені далі переважні характеристики полідів з високою рухливістю вздовж полімерного мерного покриття це ланцюга Такі полімери обговорювалися, напри(і) полімер повинен бути стійким до кисня, воклад, R Н Friend в Journal of Molecular Electronics, логи і підвищених температур, 4 (1988) January - March, №1, pages 37 to 46 (м) полімерне покриття повинно мати хорошу адгезію до осердя або шару, хорошу СТІЙКІСТЬ ДО Передбачається, що механізм, що лежить в термічного і механічного розтріскування, мати хооснові даного винаходу, такий, що позитивно зарошу опірність усадці, набуханню, рекристалізації і ряджене осердя або шар інжектує переносник неіншим морфологічним змінам, і гативних зарядів в полімерне(ні) покриття(я), ці переносники зарядів об'єднуються з створенням (їм) полімерне покриття повинне бути пружним парних переносників зарядів, які зазнають радіадо процесів іон/атомних міграцій, наприклад, внаційного розпаду слідок високої кристалічності і високої температури плавлення Покриття із сполученого полімеру Для досягнення цього переважно, щоб позитипереважно є плівкою з пот-(р-феніленвшілену) вне осердя або шар були вибрані такими, що маформули ють високу роботу виходу, а негативне ядро або шар такими, що мають низьку роботу виходу (це показане в прикладі за Фіг 2) СН=СН Таким чином, негативне осердя або шар являє собою матеріал, що інжектує електрони, наприклад, метал або допований напівпровідник, який, в якому феніленове ядро може вибірково нести будучи в контакті з полімерним напівпровідникоодин або більш замісників, які незалежно вибиравим покриттям(ями), що знаходиться в перетині ються з алкільних (переважно метил-), алкоксильволокон, і стаючи негативним по відношенню до них (переважно метокси- або етокси-), галогенів полімерного напівпровідникового покриття(ів) при (переважно хлор або бром), або нітрогруп прикладенні зовнішнього потенціалу до замкненоІнші сполучені полімери - ПОХІДНІ полі(рго ланцюга, забезпечує інжектування електронів в феніленвшілену), також придатні для використанполімерне напівпровідникове покриття(я) ня як плівки полімеру в електролюмінесцентних Позитивне осердя або шар являє собою діркопристроях даного винаходу во-інжектуючий матеріал, наприклад, метал або Типовими прикладами таких похідних є полідопований напівпровідник, який, будучи в контакті мери, отримані шляхом з полімерним напівпровідниковим покриттям, і (і) заміни феніленового ядра в формулі (І) стаючи позитивним по відношенню до полімерного конденсованою ароматичною системою, напринапівпровідника при прикладенні зовнішнього поклад, заміни феніленового ядра антраценовим або тенціалу до замкненого ланцюга, забезпечує інженафталіновим з утворенням таких структур, як, ктування позитивних зарядів, звичайно званих наприклад, але без обмеження ними "дірками", в полімерне напівпровідникове покрит 13 51837 ей— Ці альтернативні ЦИКЛІЧНІ системи можуть також нести один або більш замісників того ж типу, як описано вище у відношенні до феніленового ядра (м) заміни феніленового ядра гетероциклічною кільцевою системою, такою, як фуранове ядро структури, як показано нижче, але без обмеження нею 3 1 С№=СН О Як і раніше, фуранове ядро може нести один або більш замісників виду, описаного вище по відношенню до феніленових ядер (їм) збільшенням КІЛЬКОСТІ вшіленових груп, сполучених з кожним феніленовим ядром (або з будь-яким з інших циклічних систем, описаних вище в (і) І (ІІ)), ЩО дає наведені далі структури, але без обмеження ними 14 в свою чергу, повинно забезпечити конструкцію електролюмінесцентного пристрою, що має емісію в різних діапазонах хвиль, що покривають всю видиму дільницю спектра Покриття із сполученого полімеру може бути отримане за допомогою хімічної і/або термічної обробки форполімеру, що переробляється в розчині або розплаві Останній може бути очищений або заздалегідь підготовлений в бажаній формі перед подальшою трансформацією в сполучений полімер за реакцією відщеплювання Покриття з різних похідних полі(рфеніленвшілену), описаних вище, можуть бути нанесені на провідне осердя або шар аналогічним чином, з використанням ВІДПОВІДНОГО сульфонієвого форполімеру У деяких випадках зручніше використати такий форполімер, який має більш високу розчинність в органічних розчинниках, ніж проміжний продукт у вигляді солі сульфонію Збільшення розчинності в органічних розчинниках може бути досягнуте заміною сульфонієвої групи в проміжному продукті на менш гідрофільну групу, таку як, але без обмеження, алкокси-група (звичайно метокси-), або залишок пірідину Звичайно покриття полі(р-феніленвінілену) наносять на провідне осердя або шар методом, який засновується на схемі реакцій, показаній на Фіг 7 Сульфонієва сіль мономеру (II) перетворюється в форполімер (III) у водному, метаноло-водному або метанольному розчині Такий розчин форполімеру (III) може бути нанесений на провідне осердя або шар за допомогою стандартних методів покриття, таких як, наприклад, але без обмеження, занурення або напилювання Волокно форполімеру III, що утворюється, може бути потім перетворене в полі(рфеніленвшілен) (І) нагріванням звичайно до температур в діапазоні від 200°С до 350°С Детальні умови, необхідні для ХІМІЧНОГО синтезу мономеру (II), його полімеризації в проміжний продукт (III) і термічне перетворення в полі(р-феніленвшілен), описані в літературі Smith, R W Lenz і G Wegner, Pohmer, 30, 1048(1989) З полі(р-феніленвінілену) може бути отримане покриття товщиною в діапазоні від Юнм до Юмкм У цих полі(р-феніленвшіленових) покриттях знайдено дуже мало наскрізних отворі в-дефекті в Це полі(р-феніленвшіленове) покриття має ширину напівпровідникової забороненої зони приблизно 2,5еВ (при 500нм), воно міцне, слабо взаємодіє з киснем при кімнатній температурі, і стійке без доступу повітря при температурах значно вище за 300°С -О;s №)? де у дорівнює 2, 3, 4, 5, 6, 7 Як в попередніх випадках, ЦИКЛІЧНІ системи можуть нести різні замісники, описані вище РІЗНІ ПОХІДНІ полі(р-феніленвшілену) мають рі зну ширину забороненої зони напівпровідника Це, Збільшення впорядкування в сполученому матеріалі може бути досягнуте модифікацією відщеплюваної групи форполімеру для гарантії того, що відщеплювання відбувається гладко через просту реакцію, без утворення додаткових проміжних структур Так, наприклад, залишок нормального діалкілсульфонію може бути замінений залишком тетрапдротюфену Останній відщеплюється як суцільна відщеплювана група без розкладання в алкілмеркаптан, на відміну від діалкілсульфіду У прикладах, наведених тут, форполімери, що 16 15 51837 використовуються, включають обидва типи, як із сполученого полімеру з іншими полімерами, так, залишком діалкілсульфонію у вигляді диметилсущоб отримати необхідну оброблюваність полімельфіду, так і із залишком тетратрибромтюфену ру, і внаслідок цього спростити формування необОбидва проміжних продукти утворюють похідного тонкого однорідного покриття полімеру на криття полі(р-феніленвшілену), придатні для викопровідному осерді або шарі ристання в структурах пристроїв, що описуються Коли такі співполімери і суміші полімерів викотут ристовуються для формування покриття із сполученого полімеру, активні зони електролюмінесценЩе один матеріал, який може бути використатного пристрою, тобто перетини, сформовані між ний для формування покриття сполученого поліперетинними волокнами, повинні містити таку об'меру, є поліфенілен Цей матеріал може бути виємну частку сполученого полімеру, яка більше або готовлений з бюсинтетичних похідних 5,6дорівнює порогу тунелювання співполімеру або дюксициклогекса-1,3-дієну Ці ПОХІДНІ можуть бути суміші полімерів полімеризовані з використанням радикальних ініціаторів в проміжний полімер, який є розчинимий в Напівпровідникове електролюмінесцентне попростих органічних розчинниках Цей синтез полікриття може бути створене як композиційне пофенілену більш повно описаний в літературі криття з шарів полімерів з різною шириною забоBallard et al , J Chem Soc Chem Comm 954 роненої зони, і/або спорідненістю до зарядів так (1983) що, наприклад, може бути досягнута концентрація інжектованих зарядів всередині певної зони (переРозчином форполімеру можна покривати протину) електролюмінесцентного пристрою, з осердя відне осердя або шар і потім перетворювати його або шару, що інжектують заряди КОМПОЗИЦІЙНІ в сполучений полі(феніленвшілен) термообробпокриття можуть бути отримані, наприклад, послікою, звичайно в діапазоні 140-240°С Можна продовним осадженням шарів полімеру У випадку, вести також співполімеризацію з ВІНІЛОВИМИ або коли покриття осаджують в формі проміжного продієновими мономерами для отримання феніленодукту зануренням, процес перетворення в сполувих співполімерів чений полімер створює нерозчинний шар, так що Ще одна категорія матеріалів, які можуть бути подальші шари можуть бути нанесені аналогічно використані для формування необхідних покриттів без розчинення раніше осадженого шару покриття із зв'язаних полімерів, це сполучений полімер, який сам є таким, що переробляється у вигляді розчину або розплаву через присутність великих обрамляючих бічних груп, приєднаного до головного сполученого ланцюга, або через включення сполученого полімеру в співполімерну структуру, в якій один або більш компонентів є несполученими Приклади вище згаданих полімерів, але без обмеження ними (a) Полі(4,4'-дифенілендифенілвшілен), який є арилен-вшіленовим полімером, в якому обидва вшіленових атоми вуглеця заміняються фенільними кільцями Він Є розчинний в звичайних органічних розчинниках, що дає можливість виготовлення ТОНКИХ ПЛІВОК (b) Полі(1,4-фенілен-1 -фенілвшіліден) і полі(1,4-фенілен-дифенілвшілен), що є аналогами полі(р-феніленвшілену), в яких ВІДПОВІДНО один і обидва вшіленових атоми вуглеця замінені феніловими групами Обидва вони розчинні в органічних розчинниках (c) Полі(З-алкілтюфенові) полімери (де алкіл пропіл, бутил, аміл, гексил, гептил, октил, децил, ундецил, додецил тощо), такі, що переробляються у виді розчинів в звичайних органічних розчинниках і які для більш довгих алкільних ланцюгів (алкіл більше або дорівнює октилу) переробляються також з розплаву (d) Полі(З-алкілпірольні) полімери, які, як очікується, подібні полі(З-алкілтюфеновим) полімерам (є) Полі(2,5-діалкокси-р-феніленвшіленові) полімери з алкіловим замісником вище за бутил є такими, що переробляються з розчину (f) Полі(фенілацетилен) є похідною поліацетилену, в якому атоми водня вздовж ланцюга замінені фенільними групами Ця заміна наділяє матеріал розчинністю У деяких випадках можна формувати суміші Додаткові матеріали, придатні для електролюмінесцентного покриття, описані, наприклад, в патенті США №5,485,355, який згадують тут виключно як посилання Посилання, зроблене зараз до наведених далі прикладів, спільно з попередніми описами, ілюструє винахід, але не обмежує його обсяг Приклади Алюмінієве волокнисте осердя, що інжектує заряди, таке, що має діаметр між ЗОмкм і 50мкм, готують витяжкою Це алюмінієве волокнисте осердя, що інжектує заряди, витримують на відкритому повітрі, щоб утворити на його поверхні тонку окисну плівку Цей шар утворить електронноінжектуюче осердя Розчин проміжного продукту для отримання полі(р-феніленвшілену) в метанолі, що має концентрацію 1г полімеру на 10-25мл метанолу, наносять на композицію підшарка осердя, описаного вище Це досягається, наприклад, зануренням осердя в розчин полі(р-феніленвшілену) Отримане в результаті осердя, покрите форполімером, потім нагрівають у вакуумній печі протягом 12 годин при температурі 300°С Термообробка перетворює форполімер в полі(р-феніленвшілен) і волокно, що утворилося, має товщину в діапазоні від ЮОнм до ЗООнм Мінімальні вимоги до товщини покриття визначаються електропровідністю покриття, і її нижня межа знаходиться біля 20нм Однак бажаний діапазон товщини - від 20нм до 1мкм і більш Як показано в патенті США №5,399,502, для пристроїв з товщиною полі(р-феніленвшіленового) покриття біля 200нм всередині перетину (тобто між електродами), порогова напруга для інжекції зарядів і появи сильної електролюмінесценції здогадно повинна бути приблизно 40Вольт Ця напруга здогадно дає порогове електричне поле 17 51837 2х106В/см При ЩІЛЬНОСТІ струму 2мА/см2 світлове випромінювання через напівпрозорі електроди здогадне буде видимим оком при нормальному освітленні Віддача від пристрою передбачається в слабкій залежності від частот понад ЮОкГц Так, час спрацювання електролюмінесцентного пристрою очікується дуже коротким, швидше за Юмс Інші матеріали, які підходять для використання як електронно-інжектуючі осердя, тому що вони мають низьку роботу виходу відносно електролюмінесцентного покриття, включають лужні і лужноземельні метали як чисті, так і в сплавах з іншими металами, такими, як Ад Також "доповані за птипом" сполучені полімери можуть бути вставлені між осердям і електролюмінесцентним полімерним шаром для формування електронноінжектуючого осердя Інші матеріали, які підходять для використання як контактний шар, що інжектує дірки, тому що вони мають високу роботу виходу відносно електролюмінесцентного шару, включають ІНДІЙ/ОЛОВО окис (який є переважнішим, тому що він прозорий у видимій частині спектра), платину, нікель, паладій і графіт Також шари зв'язаних полімерів, "доповані за р-типом", такі, як електрохімічно полімеризовані поліпірол або політюфен, можуть бути вставлені між покриттям і осердям для формування покриття, що інжектує дірки Практично не існує обмежень в розмірах при виробництві електролюмінесцентного пристрою, оскільки можуть бути використані волокна будьякої бажаної довжини Це можливе тому, що можуть бути сконструйовані електролюмінесцентні пристрої, що використовують сполучені полімери з поверхнями, що обчислюються квадратними метрами Електролюмінесцентний пристрій, ВІДПОВІДНО до даного винаходу, може застосовуватися різними шляхами, в тих галузях, де корисне використання електролюмінесценції Він може бути використаний там, де, як правило, використовують рідкі кристали, даний електролюмінесцентний пристрій має багато властивостей, які роблять його переважною альтернативою рідким Оскільки електролюмінесцентний пристрій є світловипромінюючим, то, на відміну від екранів на рідких кристалах, кут зору є більш широким Більш того електролюмінесцентні пристрої з великою поверхнею можуть бути використані там, де екрани на рідких кристалах з великою поверхнею мають проблеми, пов'язані з планарністю і об'ємніс 18 тю підшарка Електролюмінесцентний пристрій, згідно з даним винаходом, підходить для екранів, що матрично-адресуються, наприклад, екранів телевізорів і комп'ютерів Індивідуальні електролюмінесцентні одиниці, що матричноадресуються, звані пікселями екрана, формуються шляхом вибору розташування волокон для формування перетинів між ними, як було описано вище Оскільки електролюмінесцентний пристрій має високу швидкість спрацювання, то електролюмінесцентний пристрій підходить для використання як телевізійний екран, особливо тому, що колір світла, що випромінюється, може контролюватися за допомогою вибору сполученого полімеру, і ширини його забороненої зони напівпровідника, і таким чином стають можливими кольорові екрани, що використовують зелені, червоні і блакитні пікселі, придатні для змішування кольорів, шляхом розміщення різних волокон в електролюмінесцентному пристрої, або, переважніше, через інтеграцію трьох описаних пристроїв в єдину конструкцію, де кожний з інтегрованих пристроїв настроєний на випромінювання одного з таких кольорів червоного, зеленого, блакитного Електролюмінесцентні пристрої можуть бути використані як індивідуально сформовані елементи для індикаторів в приладових панелях транспортних засобів, так і, наприклад, в кухонному обладнанні або апаратурі для відеозапису Кожний елемент може бути виготовлений необхідної форми в залежності від передбачуваного використання Більш ТОГО електролюмінесцентний пристрій не обов'язково повинен бути плоским і може бути, наприклад, перетворений в подальші тривимірні контури після виготовлення, наприклад, екран в формі вітрового скла транспортного засобу або літака Це легко може бути здійснено, оскільки за природою волоконна конструкція дуже гнучка Більш ТОГО висока міра здатності до сгинання, така, як здатність до згортання і здатність до складання екранів, може з легкістю досягатися за допомогою описаної вище технології Хоч винахід є описаний в зв'язку з його конкретними варіантами здійснення, очевидно, що існують багато альтернатив, модифікацій і варіацій, очевидних для фахівців ВІДПОВІДНО, ВІН призначений охоплювати всі альтернативи, модифікації і варіації, здатні виникнути ВІДПОВІДНО ДО духа і широкого тлумачення прикладених пунктів формули винаходу 19 51837 20 26 24 Фіг 2 Фіг 1 22/24 22/24 Фіг 4 Фіг З 22 26 23 30 З О 28 24 Фіг 6 -HgS (0 R « СН 3 Х - С ] , ВГ Фіг 7 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул СІМІХОХЛОВИХ 15 м Київ 04119 Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)216-32-71