Багатокольоровий електрохромний пристрій з паралельними кольороформуючими електродами на основі провідних полімерів

Реферат: Багатокольоровий електрохромний пристрій містить електроди, покриті шаром електрохромного полімеру, розділені об'ємом електроліту. При цьому застосовано послідовне розташування відносно джерела світла двох електрохромних полімерних шарів різної природи. UA 85474 U (12) UA 85474 U UA 85474 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для візуальної передачі інформації та може бути використана для розробки багатокольорових дисплеїв різного спрямування з можливістю створення гнучких дисплеїв. В межах цієї моделі запропоновано методику моделювання передачі кольорів пристрою, яка може бути використана і в інших аналогічних пристроях. Використання органічних полімерів для створення електрохромних пристроїв є перспективною технологією, що конкурує з широко використовуваними технологіями рідкокристалічних дисплеїв (LСD) та світлодіодних дисплеїв (LЕD). Так, на заміну LED технології пропонують впровадити технологію органічних світлодіодів (ОLED), де замість напівпровідникових неорганічних світлодіодів використовуються органічні полімерні діоди, що може значно спростити технологічні процеси. В той же час активно розробляються технології, які могли б стати альтернативою LCD, a саме створення забарвлюючих фільтрів на основі електрохромних органічних та неорганічних полімерних матеріалів. Серед існуючих аналогів найбільшу увагу дослідників привертає використання для створення електрохромного шару (ЕХШ) різноманітних функціоналізованих полімерів, наприклад таких як 5,7-біс-(3октил-тіофен-2-іл)-2,3-ді-тіофен-3-іл-тіено(3,4-b)піразин [1] та полі(1,4-біс(2-тіофен)-3,5-ді(оксиметилен)бензин) [2]. Такий підхід дозволяє отримувати широку гамму кольорів за допомогою лише одного активного шару. Суттєвим недоліком даного методу є складність синтезу електрохромних функціоналізованих полімерів, і, як результат, висока вартість використовуваних матеріалів. Задачею запропонованої корисної моделі є розробка багатокольорового електрохромного пристрою на основі простих, доступних та дешевих електропровідних полімерів. Серед відомих аналогів найближчим є електрохромний пристрій з кольороформуючими шарами, що розташовані в одній площині в формі гребінок і формують колір за адитивною схемою [3]. Недоліком даного пристрою є те, що при формуванні кольору в межах одиниці площі фактично використовується лише один полімер, що дає можливість лише для плавного переходу між двома-трьома кольорами. Для формування більшої кількості кольорів автори пропонують використовувати кілька одиниць площі, що ускладнює конструкцію та підвищує її вартість. Принцип роботи запропонованого електрохромного пристрою, за рахунок методу субтрактивного формування кольору двома паралельними електрохромними шарами, дозволяє отримувати більш широку кольорову гамму. Суттєвою перевагою запропонованого пристрою є значно менша, в порівнянні з аналогами, вартість за рахунок спрощення технології виготовлення. Для вирішення даної задачі запропоновано модель розрахунку кольорів, що формуються, з урахуванням спектра випромінюючого пристрою та спектрів поглинання електрохромних шарів. Конструкція запропонованого багатокольорового електрохромного пристрою з паралельними кольороформуючими електродами на основі провідних полімерів наведена на фіг. 1. Пристрій складається з двох електродів 1 та 2, де основою може бути скло, поліетилентерефталат, полікарбонат або інші оптично прозорі матеріали, з тонким шаром оптично прозорого електропровідного неорганічного провідника 3. На електропровідну сторону кожного електроду нанесено шар електропровідних полімерів 4 та 5. Між електродами розташована ущільнююча прокладка 6, яка забезпечує електричний розрив електродів та створює об'єм для електроліту 7. Матеріал прокладки - силікон, поліпропілен або інший діелектричний полімер. Електропровідні полімери, що можуть бути використані в пристрої: поліанілін, політіофен, поліпірол, поліфуран та інші провідні полімери. Склад електролітів, що можуть використовуватись в пристрої: 1) 0,1М розчин LiClO4 в ацетонітрилі; 2) 0,1М розчин LiBF4 в ацетонітрилі; 3) 0,5М розчин LiClO4 в диметилкарбонаті; 4) 0,5М розчин LiBF4 в диметилкарбонаті; 5) 0,5М розчин LiClO4 в етиленкарбонаті; 6) 0,5М розчин LіВF4 в етиленкарбонаті; 7) 1-бутил-3-метилімідозоліум тетрафторборат та інші. Джерело світла - світлодіод з білим випроміненням. Схему для роз'яснення принципу роботи багатокольорового електрохромного пристрою з паралельною конструкцією кольороформуючих електродів на основі провідних полімерів наведено на фіг. 2. Світло з певним спектром hτ1 від джерела світла 8 послідовно проходить скрізь електрохромний шар 4, змінюючи при цьому свій спектр на hτ2, і електрохромний шар 5, 1 UA 85474 U 5 10 15 змінюючи спектр на hτ3, залежно від спектра пропускання електрохромних шарів. Спектр пропускання електрохромного шару 4 та електрохромного шару 5 змінюється в залежності від потенціалу відповідного електрода. Потенціал електродів задається зміною напруги від джерела живлення 9 (фіг. 2). Таким чином, змінюючи напругу між електродами, ми змінюємо спектр пропускання електрохромного шару 4 та електрохромного шару 5 і, як наслідок, спектр hτ3, який відповідає поточному забарвленню комірки. Приклад. Зразок електрохромної комірки, де електроди скляні з шаром електропровідного оптично прозорого індій-олово оксиду (ІТО); як електрохромні шари 3 та 4 (фіг. 1) - поліанілін та політіофен (або полі-3-метилтіофен), відповідно. Ущільнююча прокладка - поліпропіленова плівка. Електроліт - 0,1М розчин LiClO4 в ацетонітрилі. Як джерело світла використовували білий світлодіод зі спектром, наведеним на фіг. 3. Для моделювання сума спектрів поглинання електрохромних шарів при відповідних потенціалах перебудовується в сумарні спектри пропускання (фіг. 4). Добуток сумарного спектра пропускання та спектра випромінювання джерела світла дає спектри випромінення пристрою (фіг. 5) при відповідних напругах, з яких за допомогою таблиць СІЕ 1931 отримується модельний колір. Напруга на пристрої, мВ Орієнтовний потенціал на кожному з ЕХШ, мВ відносно насиченого Ag/AgCl електроду порівняння ЕХШ1 (ПАНІ) ЕХШ2 (П3МТ) Колір 1500 Синій 200 350 Зелений -1500 25 1000 150 20 -500 1000 -500 Вигляд Червоний Джерела інформації: 1. Adv. Mater. 16 (2004) 1905 G. SonmezH.B. Sonmez C.K.F. Shen. 2. Chem. Mater. 12 (2000) 1563, Barry C. Thompson, Philippe Schottland, Kyukwan Zong, and John R. Reynolds. 3. Chemical Journal of Chinese Universities 31, 2010, Chen Li-Xian, Weng Shao-Huang, Zhou Jian-Zhang, Lin Zhong-Hua. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Багатокольоровий електрохромний пристрій, що містить електроди, покриті шаром електрохромного полімеру, розділені об'ємом електроліту, який відрізняється тим, що застосовано послідовне розташування відносно джерела світла двох електрохромних полімерних шарів різної природи. 2 UA 85474 U 3 UA 85474 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4