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Artigo de método

Fabricação de White Light-emitting células eletroquímicas com emissão estável de Exciplexes

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DOI:

10.3791/54628

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15 de novembro de 2016

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1Specialty Chemicals & Materials Company, JX Nippon Oil & Energy Corporation, 2Department of Advanced Science and Engineering, Waseda University, 3Central Technical Research Laboratory, JX Nippon Oil & Energy Corporation

Neste artigo

Resumo

Os autores apresentam um método para fabricar células eletroquímicas emissoras de luz branca estáveis utilizando a emissão de exciplexes formados entre um polímero de flúor emissor de azul e aminas aromáticas.

Resumo

Os autores apresentam uma abordagem para a fabricação de emissão de luz branca estável a partir de células electroquímicas polímero emissor de luz (PLECS) possuindo uma camada activa que consiste de poli-azul fluorescente (9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-di-ilo) ( PFD) e moléculas trifenilamina π-conjugados. Esta emissão de luz branca origina de exciplexes formados entre PFD e aminas em estados electronicamente excitado. Um dispositivo contendo PFD, 4,4 ', 4' '- tris [2-naftilo (fenil) amino] trifenilamina (2-TNATA), poli (óxido de etileno) e K 2 CF 3 SO 3 mostrou a emissão de luz branca com Commission Internationale de l'éclairage (CIE) coordenadas (0,33, 0,43) e um índice de restituição cromática (CRI) de Ra = 73 em uma voltagem aplicada de 3,5 V. medições de tensão constante mostrou que a CIE coordenadas (0,27, 0,37), Ra de 67, e a cor da emissão observada imediatamente após a aplicação de uma tensão de 5 V eram quase inalterado e estável depois300 seg.

Introdução

A pesquisa e o desenvolvimento de células eletroquímicas emissoras de luz poliméricas (PLECs) se expandiram nos últimos anos. 1-15 PLECs são semelhantes aos diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), pois ambos são dispositivos orgânicos emissores de superfície e espera-se que encontrem seu caminho em futuras aplicações de iluminação. Os OLEDs já estão no mercado, mas o custo ainda é alto, um dos motivos é que os OLEDs precisam de uma estrutura de dispositivo complicada com várias camadas. Em contraste, os PLECs têm uma estrutura de dispositivo muito simples que consiste em uma única camada ativa (camada emissora) entre um par de eletrodos. Isso significa que os PLECs são adequados para processos de produção em massa, como impressão rolo a rolo e revestimento.

Um PLEC tem uma camada ativa que consiste em um polímero conjugado com π fluorescente (FCP). O FCP pode ser dopado eletroquimicamente com um eletrólito de polímero (uma mistura de um polímero condutor de íons e um sal). O FCP é dopado com p no lado do ânodo e dopado com n no lado do cátodo durante a operação e gera excitons que emitem luz entre as regiões dopadas com p e n. Portanto, a cor de emissão reflete o comprimento de onda de emissão de éxciton (= fluorescência) do FCP.

A emissão estável de luz branca é importante para aplicações de iluminação, e técnicas de mistura de cores que empregam dois ou mais emissores têm sido amplamente utilizadas para conseguir isso. 10-14 Recentemente, apresentamos uma abordagem diferente para obter emissão estável de luz branca, usando uma camada ativa que contém poli(9,9-di-n-dodecilfluorenil-2,7-diil) azul-fluorescente (PFD) e aminas aromáticas conjugadas com π15. Essa emissão de luz branca vem de exciplexes formados entre PFD e moléculas de amina em estados excitados. A emissão de Exciplex tem um espectro mais amplo em comparação com a emissão de éxcitons do PDF e/ou aminas, o que lhe confere uma cor próxima à da luz natural. Isso se traduz em um índice de reprodução de cores (CRI) mais alto, o que é preferível para aplicações de iluminação.

Neste artigo, os autores descrevem o procedimento usado para fabricar os LECs baseados em exciplex e mostram a estabilidade de sua emissão de luz branca.

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Protocolo

1. Preparação de Soluções de camada Activo

  1. Solução camada ativa para os dispositivos PFD amina dopado
    NOTA: O PFD, 4,4 ', 4' '- tris [2-naftilo (fenil) amino] trifenilamina (2-TNATA), 9,9-dimetil-N, N' -di (1-naftil) - N , N '-difenil-9H-fluoreno-2,7-diamina (DMFL-NPB), poli (óxido de etileno) (PEO), foram utilizados como recebidos. O trifluorometanossulfonato de potássio (K 2 CF 3 SO 3) foi seco sob vácuo a 200 ° C durante 1 h antes de usar.
    1. Para os dispositivos que tenham um PFD: proporção de amina de 1: 0,25, dissolver 10 mg de PFD e 2,5 mg de a amina aromática em 1 ml de clorofórmio e agita-se durante 1 h a 40 ° C. Para aqueles que têm um PFD: proporção de amina de 1: 1, 10 mg de usar a amina aromática.
    2. Separadamente, dissolve-se 10 mg de PEO em 1 ml de ciclo-hexanona e agita-se durante 1 h a 60 ° C e dissolvem-se 2,5 mg de trifluorometano-sulfonato de potássio (KCF 3 SO 3) em 1ml de ciclo-hexanona e agita-se durante 1 h a 40 ° C.
    3. Adicionar 0,78 ml de solução de PEO e 0,147 ml da solução KCF 3 SO 3 à solução PFD usando micropipetas. Agita-se a solução misturada durante 4 hr a 40 ° C.
    4. Filtra-se a solução misturada utilizando um filtro de membrana antes de girar revestimento.
  2. Solução camada ativa para o dispositivo PFD não dopado
    1. Para o dispositivo PFD não dopado, dissolver 10 mg de PFD em 1 ml de clorofórmio e agita-se durante 1 h a 40 ° C. Os passos que se seguem são os mesmos que os descritos anteriormente para os PFDs amina dopado em 1.1.2 - 1.1.4.

2. fabricação de dispositivos LEC

Nota: o processo de fabricação de dispositivos de LEC é resumido na Figura 1.

  1. óxido de índio-estanho (ITO) modelado substratos de vidro limpos ultra-sonicamente com detergente diluído, seguido por água desionizada, acetona e 2-propanol usando umbanho de ultra-sons de mesa (38 kHz) durante 3 minutos para cada etapa. Finalmente, remover o solvente, utilizando um ventilador de N 2.
  2. Tratar os substratos com UV / O 3 durante 3 min usando um UV / S 3 unidade de tratamento de acordo com o protocolo do fabricante. Execute o processo de revestimento camada activa sob atmosfera inerte em uma caixa de luva.
  3. Definir um substrato limpo na cabeça de um revestidor de rotação. Dispensar cerca de 100 ul da solução da camada activa utilizando uma micropipeta. Girar o substrato como se segue: 800 rpm durante 60 segundos, para aumentar a taxa de 1000 rpm ao longo de 3 segundos, em seguida girar a 1000 rpm durante 10 seg. A espessura da camada ativa será de cerca de 150 nm.
  4. Seque os substratos revestidos no overnight porta-luvas.
  5. Limpe o excesso de polímero para garantir uma conexão adequada do eletrodo e encapsulamento.
  6. Colocar os substratos sobre um suporte de evaporação por deposição de alumínio. Carregar o suporte na câmara de evaporação, e termicamente depositar uma camada de 100 nm de alumínioa uma taxa de evaporação de 0,4 nm / seg através de uma máscara de evaporação de aço inoxidável, que tem 3 mm de largura aberturas para depositar os contra-eléctrodos de alumínio.
  7. Quando a deposição estiver completa, transferir os dispositivos para uma caixa de luvas sob uma atmosfera inerte. Aplicar um cordão de epóxi curáveis ​​por UV resina na forma de um rectângulo utilizando um dispensador. Colocar uma tampa de vidro (15 mm x 12 mm x 0,7 milímetros de espessura) sobre a resina para encapsular o dispositivo (ver Figura 1).
  8. Curar a resina, utilizando radiação UV (dose cumulativa: 6000 mJ / cm2, comprimento de onda: 365 nm) a partir de uma fonte de luz de LED-UV.

3. Caracterização

  1. medições JVL
    NOTA: A densidade da corrente (J) alta tensão (V) -luminance (L) (JVL) características e coordenadas Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) foram medidos usando um detector de foto espectral equipado com um monitor de fonte de corrente de tensão DC. O sistema de medição é controlado por umPC com um software de controle personalizado para aquisição de dados. O sistema foi calibrado seguinte protocolo do fabricante e as medições foram realizadas no escuro sob uma cortina preta.
    1. Conecte os terminais para os contactos do dispositivo com garras de jacaré. Colocar o dispositivo na fase de medição.
    2. Executar o software de controle para aquisição de dados. O sistema controla a voltagem aplicada e a corrente ao longo do tempo e recolhe os espectros de emissão pelo espectrómetro através de uma fibra óptica.

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Resultados

A eletroluminescência (EL) espectros foram usadas para calcular as coordenadas CIE e valores CRI (Figuras 2, 4, 5). As imagens fotográficas dos dispositivos emissores de luz foram recolhidas para se verificar a brancura da emissão (Figura 3).

Os espectros de EL dos dispositivos PFD amina dopado e não dopado o dispositivo de DFP são mostrados na Figura 2. O dispositivo PFD não ...

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Discussão

A LEC tem uma camada activa contendo PFD hidrofóbico e aminas aromáticas, e óxido de polietileno hidrófilo e KCF 3 SO 3. Uma vez que estes materiais têm solubilidades muito diferentes, uma preparação cuidadosa da solução de revestimento por rotação é crítico para evitar a solvatação incompleta. Cada um deve ser primeiro dissolvido separadamente e completamente em solventes de solvatação com capacidade suficiente, então as soluções são misturadas em conjunto para formar uma mistura uniforme. Equilib...

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Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

Este trabalho foi parcialmente financiado por um Grant-in-Aid para a Investigação Científica (No. 24.225.003). Este trabalho foi apoiado financeiramente pela JX Nippon Oil & Energy Corporation.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Poli(9,9-di-n-dodecilfluorenil-2,7-diil) (PFD)Aldrich571660
4,4',4' «-Tris[2-naftil(fenil)amino] trifenilamina (2-TNATA)Aldrich768669
9,9-Dimetil-N,N» -di(1-naftil)-N,N' -difenil-9H-fluoreno-2,7-diamina (DMFL-NPB)Aldrich
Poli(óxido de etileno) (PEO)Aldrich182028
Tirifluorometanssulfonato de potássio (KCF3SO3)Aldrich422843seco sob vácuo a 200 &graus; C para 2  hr antes de usar
ClorofórmioKanto Chemical Co.08097-25Cyclohexanone Kanto Chemical Co. desidratado
07555-00
SCAT 20-X (detergente)Daiichi Kogyo Seiyakudiluído em água
AcetonaKanto Chemical Co.01866-25Grage eletrônico
2-propanolKanto Chemical Co.32439-75de filtro descartáveis eletrônicos do
dispositivo de filtro PVDF do milímetro GD/X de 13 milímetros, alojamento do polipropilenoO SEN6872-1304
/O>ilumina Co.SSP16-110
Detector de Foto EspectralOtsuka ElectronicsMCPD 9800
Monitor de Fonte de Corrente de TensãoADCMT6241A
Máscara de EvaporaçãoTokyo Process Service Co., Ltd.NAA máscara de evaporação foi gravada a úmido para criar aberturas para deposição padronizada de alumínio. O tamanho da máscara é 100 mm x 100 mm x 0.2  mm de espessura.
meios da unidade de tratamento do SEN do < 6872-1304 UV/O3 do Whatman UV3/sub

Referências

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