高分子发光材料及器件的研究进展

高分子发光材料及器件的研究进展

2011-03-23 21:20:27| 分类：发表的科技论文| 标签：|字号大中小订阅

摘要：PLED是近年来国际上的研究热点，本文介绍高分子发光材料及器件的研究状况，并对近些年来国

内外的PLED的产业化发展做了简述。

关键词：PLED、高分子发光材料、器件、研究进展、产业化

Progress in polymer electroluminescent materials and the diodes Abstract：PLED has become a fascinating field in resent years.In this paper, we introduce the polymer electroluminescent materials and the diodes.We also describe the industrialization of PLED in our country and

abroad.

Keywords: PLED、Polymer electroluminescent materials、Progress、Industrialization 如今，“低碳”成为时尚话题，低碳生活也逐渐被人们接受和推崇。LED 材料由于其低耗、高效的特点，在照明、显示、信息技术方面有着重要的作用，在当前低碳经济的背景下也大有可为。传统的LED材料多为硅系等无机材料，在处理过程中有较大的污染，而无机材料加工性差，也限制了其应用。20世纪60年代，Pope首先发现了有机体蒽单晶片的电致发光，但驱动电压大、效率低，没有引起大的关注。1987年美国柯达公司的华人科学家C.W.Tang（邓青云）等用8-羟基喹啉铝制备了驱动电压小于10V，高效率的发光器件，开创了有机电致发光材料及器件研究的新局面[1]。1976年，白川英树、Heeger和MacDiarmid发现，聚乙炔经过搀杂后可变为导电体，从此开创了导电高分子这一新的天地。现在研究的导电高分子材料，其半导体的特性和金属导电性，加上高分子材料加工性和柔韧性使其具有已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。1990年剑桥大学Burroughes等人制备较高电导率的PPV，并发现其电致发光性能。高分子LED材料逐渐人们研究的热点[2]。

一、常用的高分子发光材料

1、聚对苯乙烯

1990年，英国剑桥大学的Friend研究小组首先利用聚对苯乙炔(PPV)制作PLED器件，14 V电压下发出黄绿色光，开创了聚合物电致发光材料研究的新时代。PPV类聚合物作为电致发光材料最早被提出，而经过修饰和改性的PPV衍生物，因其综合性能优秀，也是目前研究得最多的一类导电高分子发光材料。

2、聚噻吩

聚噻吩及其衍生物，聚噻吩及其衍生物是一类良好的导电聚合物，具有的稳定性非常好，在室温甚至较高的温度下可以稳定数年。1991年Ghmori等人用3-烷基取代的聚噻吩制得可以发红光的单层

PLED[3]。

3、聚芴[4]

聚芴是研究最广泛的蓝光聚合物，其具有刚性的平面结构单元，且9位上极易引入柔性烷基，有极好溶解性能，易于加工，具有很好应用前景。但聚芴的合成较为困难，1990年后，科学家们采用过渡金属催化的芳基偶连反应来进行聚合，才得到结构规整和分子量较高的聚芴。1996年，Pei等Yamamoto反应

对2，7-二溴芴进行聚合，得到结构规整的聚芴，其数均分子达94000以上，在溶液和膜中均具有很高的荧光量子效率。Suzuki聚合反应也可用于制备交替结构的聚芴。

4、其他共轭导电高分子材料

而聚噻吩、聚苯胺、聚苯等其他共轭导电高分子都有类似半导体材料那样的性能，也可以作为电

致发光材料。

5、高分子稀土配合物

稀土元素具有独特的电子层结构，稀土化合物表现出许多优异的光、电、磁功能，具有一般元素所无法比拟的光谱学性质。而高分子稀土配合物即保持了稀土化合物的特性，有兼具高分子的加工性，

所以稀土聚合物发光材料也有一定的应用前景[5]。

二、高分子发光材料的颜色及调节

1、红、绿、蓝三基色光

红、绿、蓝三基色是实现有效全色显示的必备条件，现在的电视、显示器等都是以红、绿、蓝三基色经过调节实现彩色显示的。聚合物发光材料具有来源广泛、易加工成型、通过分子结构设计可调节发光颜色等特点，成为制备大面积、低成本、全色柔性显示器件的首选材料之一。近些年来，在聚合物电致发光材料的制备、发光器件的效率、亮度和使用寿命等方面均取得很大的突破，甚至已经有实用化的产品出现，特别是红、绿、蓝三色聚合物发光材料的研究取得了相当诱人的进展。聚合物的发光波长和其结构有密切的关系，因此通过分子设计可以得到不同的色系。如最初制备的聚合物电致发光材料PPV，就是发出蓝绿色光。但在其聚合物链段上接上不同的基团，如进行烷氧基化、氰基化、或采用PPV的吡啶环衍生物，可以得到从红光到蓝绿光的不同色系。而聚芴是最为典型的蓝光聚合物，但其聚合物链段上接上不同的基团，可以得到从红光和绿光。但总体上来说，目前的研究，红绿光聚合物较多，蓝光聚合物较少。

在这方面，邹应萍、霍利军、李永舫等[6]人，及张诚，王纳川，徐意等[7]人对发光材料及其对颜色

的调节做了详细的介绍。

2、白光

白色光源作为照明材料、彩色显示和液晶显示的背光源等有着广泛的应用，因此最近一些年白光有机材料的研究和发展迅速。因为，白光本身就是多种色系的混合。所以，白光材料可以通过掺杂，或几种色系发光材料的复配得到。就目前的研究来说，纯的可以发白光材料还不多，主要是通过共聚在高分子

主链上接枝上不同发光单元得到[8]。

三、高分子发光器件的结构及加工方法的发展

1、高分子发光材料成膜方法

高质量聚合物薄膜的制备是PLED器件制作的关键。相对于小分子材料，高分子可以通过结构调整制得可溶的材料，成膜的手段较多，如旋涂、印刷、打印等技术，可以使用造价较低的印刷型设备，因此相对于小分子LED，PLED具有低成本的优势。可以设想，随着高性能聚合物材料的不断研发和薄膜制备技术的进一步完善，PLED的产业化将会加速发展，并呈现更好的比较优势。

a、旋转涂布

旋转涂布是其他高分子材料成膜的常用方法，最为简单便捷的，成膜的质量也比较好，在高分子发光材料发展早期，就借鉴此方法：高分子发光材料溶解在溶剂中，然后旋转涂布成膜，然后再通过真空蒸发的手段除去溶剂；或把前聚体溶解在溶剂中，通过旋转涂布成膜，然后在一定温度下反应，并除去溶剂