功能高分子材料--OLED與PLED教材

1、LED報告人：唐建v發(fā)光二極管(LightEmittingDiode,LED)，是一種半導(dǎo)體組件。初時多用作為指示燈、顯示發(fā)光二極管板等；隨著白光LED的出現(xiàn)，也被用作照明。vLED 被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點，廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。根據(jù)使用功能的不同，可以將其劃分為信息顯示、信號燈、車用燈具、液晶屏背光源、通用照明五大類。OLEDvOLED，有機發(fā)光二極管，它具有自發(fā)光、結(jié)構(gòu)簡單、超輕薄、響應(yīng)速度快、寬視角、低功耗及可實現(xiàn)柔性顯示等特性，被譽為“夢幻顯示器”，OLED顯示技術(shù)與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需

2、背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當(dāng)有電流通過時，這些有機材料就會發(fā)光。v以O(shè)LED使用的有機發(fā)光材料來看，一是以染料及顏料為材料的小分子器件系統(tǒng)，另一則以共軛性高分子為材料的高分子器件系統(tǒng)。同時由于有機電致發(fā)光器件具有發(fā)光二極管整流與發(fā)光的特性，因此小分子有機電致發(fā)光器件亦被稱為OLED，高分子有機電致發(fā)光器件則被稱為PLED 。小分子及高分子OLED在材料特性上可說是各有千秋，但以現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展來看，如作為監(jiān)視器的信賴性上，及電氣特性、生產(chǎn)安定性上來看，小分子OLED現(xiàn)在是處于領(lǐng)先地位，當(dāng)前投入量產(chǎn)的OLED組件，全是使用小分子有機發(fā)光材料。發(fā)光原理vOLED的基本結(jié)構(gòu)是由一層薄而

3、透明具半導(dǎo)體特性的銦錫氧化物，與正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)層中包括了：空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生光亮，依其配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍RGB三原色，構(gòu)成基本色彩。OLED的特性是自己發(fā)光，不像LCD需要背光，因此可視度和亮度均高，其次是電壓需求低且省電效率高，加上反應(yīng)快、重量輕、厚度薄，構(gòu)造簡單，成本低等，被視為 21世紀(jì)最具前途的產(chǎn)品之一。結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點v 1、厚度可以小于1毫米，僅為LCD屏幕的1/3，并且重量也更輕；v 2、固態(tài)機構(gòu)，沒有液體物質(zhì)，因此抗震性能更好，

4、不怕摔；v 3、幾乎沒有可視角度的問題，即使在很大的視角下觀看，畫面仍然不失真；v 4、響應(yīng)時間是LCD的千分之一，顯示運動畫面絕對不會有拖影的現(xiàn)象；v 5、低溫特性好，在零下40度時仍能正常顯示，而LCD則無法做到；v 6、制造工藝簡單，成本更低；v 7、發(fā)光效率更高，能耗比LCD要低；v 8、能夠在不同材質(zhì)的基板上制造，可以做成能彎曲的柔軟顯示器。1、壽命通常只有5000小時，要低于LCD至少1萬小時的壽命；2、不能實現(xiàn)大尺寸屏幕的量產(chǎn)，因此目前只適用于便攜類的數(shù)碼類產(chǎn)品；3、存在色彩純度不夠的問題，不容易顯示出鮮艷、濃郁的色彩。PLEDvPLED是第二種有機發(fā)光材料為高分子聚合物，也稱為

5、高分子發(fā)光二極管(PLED)，由英國劍橋大學(xué)的杰里米伯勒德及其同事首先發(fā)現(xiàn)。聚合物大多由小的有機分子以鏈狀方式結(jié)合在一起，以旋涂法形成高分子有機發(fā)光二極管。旋轉(zhuǎn)涂布工藝的原理v在旋轉(zhuǎn)的圓盤上（通常為每分鐘1200轉(zhuǎn)至1500轉(zhuǎn)）滴上數(shù)滴液體，液體會因為旋轉(zhuǎn)形成的離心力而呈薄膜狀分布。在這種狀態(tài)下，液體凝固后便可在膜體上形成晶體管等組件。膜體的厚度可通過調(diào)節(jié)液體粘度及旋轉(zhuǎn)時間來調(diào)整。旋涂之后，要采取烘干的步驟來除去溶劑。就工藝而言，旋涂法比熱蒸鍍法要經(jīng)濟。最初PLEDv 是由一種稱之為次苯基二價乙烯基（PPV）單層活性聚合物，夾于氧化銦錫和鈣之間形成。銦錫氧化物為載流子注入層，而鈣為電子傳遞層。

6、現(xiàn)在的PLED又增添了一層聚合物載流子注入層。PPV聚合物產(chǎn)生黃光，具有效率高壽命長的特點。這種PLED應(yīng)用于計算機顯示器，其壽命可長達10000小時，相當(dāng)于正常使用10年。其他的聚合物及復(fù)合聚合物也在開發(fā)之中，如陶氏化學(xué)公司研究開發(fā)了一種聚氟高分子。全彩色PLED也在開發(fā)中，主要是通過改變復(fù)合聚合物片段的長度來實現(xiàn)顯示功能，令人遺憾的是，與PPV相比，各種全彩色有機聚合物的壽命不長，而藍光聚合物始終不盡人意。v 本技術(shù)原理是利用人工合成的高分子為發(fā)光材料，加以上下層導(dǎo)電膜驅(qū)動而成發(fā)光組件；其特色是具有自發(fā)光、高亮度、廣視角、低耗能、厚度超薄等優(yōu)點，是極有潛力發(fā)展成為低價且多用途的攜帶式顯示器

7、技術(shù)。常用的高分子發(fā)光材料v聚對苯乙烯v聚噻吩v聚芴v其他共軛導(dǎo)電高分子材料v高分子稀土配合物加工方法v 旋轉(zhuǎn)涂布v 旋轉(zhuǎn)涂布是其他高分子材料成膜的常用方法，最為簡單便捷的，成膜的質(zhì)量也比較好，在高分子發(fā)光材料發(fā)展早期，就借鑒此方法：高分子發(fā)光材料溶解在溶劑中，然后旋轉(zhuǎn)涂布成膜，然后再通過真空蒸發(fā)的手段除去溶劑；或把前聚體溶解在溶劑中，通過旋轉(zhuǎn)涂布成膜，然后在一定溫度下反應(yīng)，并除去溶劑及小分子副產(chǎn)物。旋轉(zhuǎn)涂布法適用制備結(jié)構(gòu)較為簡單的單層、單色的發(fā)光器件。但在制備雙層、多層發(fā)光器件時，高分子溶液中含有的溶劑會對前一層膜產(chǎn)生不良的影響。在制備面積較大的膜時，旋轉(zhuǎn)涂布法會產(chǎn)生氣泡、穿孔等缺陷，而且材

8、料浪費較嚴重。而對于全彩顯示的發(fā)光器件，因為結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)涂布法成膜也不易實現(xiàn)。v 印刷技術(shù)v 目前可應(yīng)用于PLED發(fā)光器件的印刷技術(shù)有凹版印刷、絲網(wǎng)印刷等。通過印刷技術(shù)，把相應(yīng)高分子發(fā)光材料印在襯底上形成三原色發(fā)光像素，制備PLED全彩顯示的發(fā)光器件。凹版印刷技術(shù)可以連續(xù)操作，可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還可以制造柔性顯示屏。v 但由于用于印刷的母版的清洗較為困難，容易在襯底上產(chǎn)生交差的污染，所以可能降低制得的器件的發(fā)光性能。v噴墨打印v在制備P L E D的印刷技術(shù)發(fā)展的同時，噴墨打印技術(shù)也得到了發(fā)展，取得了更為好的效果，并迅速被廣泛接受。噴墨打印技術(shù)把空穴傳輸，及可發(fā)紅、綠、藍三色高分子材料當(dāng)“墨