A series of 2,5-dialkoxy substituted poly(1,4-phenylenevinylene) derivatives containing a rigid and bulky cyclohexyl group on the arylene ring, poly[2-(7-cyclohexylheptyloxy)-5-butoxy-1,4-phenylenevinylene] ($PBC_yH_pPV$), Poly[2-(6-cyclohexyl methoxy hexyloxy)-5-butoxy-1,4-phenylenevinylene] ($PBC_yH_xPV$), Poly[2,5-bis-(6-cyclohexylmethoxy-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] ($PDC_yH_x PV$) were synthesized through Gilch polymerization route. The synthesized polymers showed good solubility in common organic solvents and good thermal stability up to 370℃. The maximum absorption peaks of the thin films made from $PBC_yH_pPV$, $PBC_yH_xPV$ and $PDC_yH_xPV$ were at 513 nm, 515 nm and 511 nm, respectively. Photoluminesence (PL) maximum emission peaks of above polymers appeared at 590 nm, 597 nm, 590 nm, respectively. The electroluminescence (EL) properties were studied through EL spectra, current-luminance-voltage characteristics. The EL maximum peaks of the synthesized polymers appeared at 585 nm, 590 nm, and 590 nm, respectively. But these polymers common to all showed another shoulder peak around 630 nm strongly. $PDC_yH_xPV$ showed the highest EL efficiency and EL power than the others due to the dilution effect by two rigid and bulky cyclohexyl groups.
Novel poly(p-phenylenevinylene) derivatives with an electron-withdrawing cyanophenyl group on the polymer backbone, poly[2-(2’-ethylhexyloxy)-5-(4’-cyanophenyl)-1,4-phenylenevinylene] (PEHCNPV) and poly[2-dimethyloctyl-silyl-5-(4’-cyanophenyl)-1,4-phenylenevinylene] (PSi8CNPV), were synthesized via the Gilch polymerization. These polymers were completely soluble in common organic solvents and showed good thermal stability up to 400℃. Surprisingly, they showed very high glass transition temperatures (above 180℃), indicating that electroluminescenece (EL) devices constructed from these polymers should have good thermal stability. The presence of the electron-withdrawing cyanophenyl group lowered the HOMO and LUMO energy levels of PEHCNPV and PSi8CNPV relative to those of common PPV derivatives. Light-emitting diodes (LEDs) with the configuration ITO/PEDOT/polymer/LiF/Al were fabricated using the novel polymers. The LED devices based on PEHCNPV and PSi8CNPV exhibited maximum electroluminescence at 546 and 513 nm, respectively. In particular, the LED device containing PSi8CNPV emitted pure green light with a CIE (Commission Internationale de L’Eclairage) chromaticity coordinate of (0.330, 0.599), which is very close to that of the standard green (0.30, 0.60) used for high definition television (HDTV), and a maximum external quantum efficiency of 0.67% and a maximum brightness of 2900 cd/㎡.
A various PPV-PTV copolymers containing 2-(7’-cyclohexylheptyloxy)-5-butoxy-1,4-phenylenevinylene moiety and 3-octyl-2,5-thienylenevinylene moiety (PVTVs), 2,5-bis(6’-cyclohexylmethoxyhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene moiety and 3-dimethyloctadecylsilyl-2,5-thienylenvinylene moiety ($DHPVSiTV_s$), 2-(2’-ethylhexy-loxy)-5-(4’’-cyanophenyl)-1,4-phenylenevinylene moiety and 3-dimethyloctadecylsilyl-2,5-thienylenvinylene moiety ($ECPVSiTV_s$), were synthesized via the standard Gilch polymerization route. On the wholly, PPV-PTV random copolymers didn’t show the remarkable changes of the PL and EL emission maxima as thin films. In addition, the newly synthesized PPV-PTV copolymers showed the very low EL brightness and external quantum efficiency. Among the PPV-PTV copolymers, $ECPVSiTV_s$ showed the red shifted PL and EL maxima, and relatively high EL brightness and efficiency due to the energy transfer from PPV moiety to PTV moiety rather than the modification of energy band gap.
Pure red-light emission using a energy transfer from poly(2-dimethyl- octylsilyl-5-(4’-cyanophenyl)-1,4-phenylenevinylene) (PSi8CNPV) as a donor, pure green light emitter, to [2,6-bis[2-[5-(dibutylamino)phenyl]vinyl]-4H-pyran-4-ylidine]propanedinitrile (DADB) as an acceptor, red light emitter, was obtained with high color purity and high external quantum efficiency in the light emitting devices with the configuration ITO/PEDOT/DADB-doped PSi8CNPV/LiF/Al. The electroluminescence maxima of the DADB-doped PSi8CNPVs were changed from 513 nm to 649 nm when DADB doped 0 ~ 15 wt% into PSi8CNPV layer. As increasing the doping raio of DADB into PSi8CNPV, CIE (Commission Internationale de L’Eclairage) chromaticity coordinates of electroluminescence spectra were approached to the standard red (0.67, 0.33) of NTSC. In particular, the LED device containing a 15 wt% DADB-doped PSi8CNPV emitted pure red light with a CIE chromaticity coordinate of (0.670, 0.330). Within the doping ratio 5 ~10 wt%, the external quantum efficiencies showed relatively 1.8 times higher values compared to that of PSi8CNPV.
말단에 시클로헥실기를 가진 디알콕기를 아릴렌 링에 도입하여 다양한 페닐렌비닐렌 유도체 $(PBC_yH_pPV, PBC_yH_xPV 그리고 PDC_yH_xPV)$를 길치중합 경로를 통하여 합성하였다. 합성된 고분자들은 일반 유기용매에 좋은 용해도를 보였으며, 분해온도가 370℃에 이르는 열안정성을 보였다. 박막상에서의 최대 흡수파장 (UV-visible)은 각각 513 nm, 515 nm 그리고 511 nm였으며, 최대 광발광 (PL)은 590 nm, 597 nm 그리고 590 nm였다. 각 고분자의 전기발광특성을 조사하여, 최대발광파장이 585 nm, 590 nm 그리고 590 nm임을 알았으며, 모든 고분자들이 630 nm 영역에서 명확한 쇼올더가 나타남을 확인하였다. 세 고분자 중에서 $PDC_yH_xPV$는 두개의 치환체 모두 크고 굳은 시클로헥실기를 가지고 있으므로, 이들 치환체의 희박효과로 인해 다른 고분자들 보다 높은 전기발광세기와 효율을 보였다.
고분자 주쇄에 전자끌게 특성을 가진 시아노페닐기를 도입한 2종의 고분자 (PEHCNPV, PSi8CNPV)를 길치중합 경로를 통하여 합성하였다. 이들 고분자는 범용 유기용매에 완전한 용해도를 보였으며, 열분해 온도가 400℃에 이르는 뛰어난 영안정성을 보였다. 특히 이들 고분자는 180℃ 이상의 높은 유리전이온도($T_g$)를 가지고 있으므로, 전기발광소자의 열안정성에 기여할 것으로 기대된다. 이들 고분자에 도입된 전자끌게 특성을 가진 시아노페닐기는 고분자의 HOMO/LUMO 에너지 준위를 낮추는 효과를 보였다. ITO/PEDOT/고분자/LiF/Al의 적층구조를 가진 전기발광소자를 이용하여 전기발광 특성을 조사하였다. 최대발광 파장은 546 nm(PEHCNPV), 513 nm(PSi8CNPV) 이었으며, 특히 PSi8CNPV의 CIE 기준 색좌표는 (0.330, 0.599)로 HDTV의 녹색기준인 (0.30, 0.60)에 매우 근접하였다. PSi8CNPV의 경우에는 최대 양자효율이 0.67%에 이르렀으며, 최대 휘도는 2900 cd/㎡ 이었다.
페닐렌비닐렌계 고분자의 에너지밴드차를 조절하여 적색계열의 고분자를 얻기위해, $PBC_yH_pPV$와 $PDC_yH_xPV$ 그리고 PEHCNPV에 3-옥틸치오페닐렌비넬 또는 3-디메틸옥타데실실릴치오페닐렌비닐렌를 길치중합 경로를 통해 공중합하였다. 전체적으로 치오페닐렌비닐렌기를 도입해도 명확한 발광파장의 적색파장대로의 이동 현상은 관찰되지 않았으며, 합성된 공중합체의 발광 효율이나 발광휘도가 급격히 감소하는 현상을 보였다. 합성된 공중합체들 중에서, PEHCNPV과 3-디메틸옥타데실실릴치오페닐렌비닐렌의 공중합체인 ECPVSiTV가 상대적으로 높은 발광휘도와 효율을 보였다. 이런 현상은 의도한 에너지밴드차의 조절에 의한 것보다는 두 성분사이에서 발생한 에너지 전이 현상에 의한 것으로 판단된다.
순수 녹색 광발광체인 PSi8CNPV로부터 적색발광 단분자인 [2,6-bis[2-[5-(dibutylamino)phenyl]-4H-pyran-4-ylidine]propanedinitrile] (DADB)로의 에너지 전이를 이용하여 ITO/PEDOT/고분자/LiF/Al 적층구조의 발광소자로부터 높은 양자효율을 가진 순수 적색광을 얻었다. PSi8CNPV에 DADB를 0 ~15 wt% 도핑함에 따라 최대 전기발광파장이 513 nm에서 649 nm로 이동하는 현상을 보였다. DADB의 도핑량을 증가시면 전기발광의 색좌표가 CIE의 적색 기준좌표인 (0.67, 0.33)에 근접하며, DADB의 도핑량이 15wt%에 이르면 CIE 기준 적색 좌표와 동일한 (0.670, 0.330)의 색좌표를 보였다. 5 ~ 10 wt% 범위의 DADB 도핑량은 기준 적색좌표에 근접한 적색발광을 보이며, PSi8CNPV 보다 약 1.8배 높은 상대양자효율을 보였다.
