电致发光高分子材料
共轭高分子构建有机电致发光材料
共轭高分子构建有机电致发光材料随着科技的进步和人们对环保、节能的追求，有机电致发光材料作为新一代发光材料备受关注。
其中，共轭高分子材料因其独特的电致发光特性而成为研究热点。
本文将重点探讨共轭高分子在构建有机电致发光材料方面的应用。
共轭高分子是由具有π电子的共轭系统连接而成的高分子。
它们具有良好的导电性和光学性质，可以通过调整共轭系统的结构和改变共轭系统的长度来实现不同颜色的发光。
在有机电致发光材料领域，共轭高分子具有以下几个方面的优势。
首先，共轭高分子具有较高的载流子迁移率。
共轭系统中的π电子能够在分子内自由传递，因此共轭高分子具有良好的电子传输性能。
同时，与传统的发光材料相比，共轭高分子的载流子迁移率更高，有利于提高材料的发光效率。
其次，共轭高分子能够通过固态聚集诱导发光（AIE）效应来提高发光效率。
传统的有机发光材料在溶液状态下通常会发生聚集引起的荧光猝灭现象，导致发光效率低下。
而共轭高分子由于其特殊的分子结构，可以在固态聚集状态下发射荧光，极大地提高了发光效率。
此外，共轭高分子具有良好的机械可加工性。
由于其分子链结构的可调性，共轭高分子材料可以采用不同的制备方法制备成薄膜、纳米颗粒等形式，并且能够通过改变共轭结构来调控材料的光学性质。
这使得共轭高分子在多种载体中的应用非常灵活。
在实际应用中，共轭高分子构建的有机电致发光材料已广泛应用于照明、显示、生物医学等领域。
首先，在照明领域，共轭高分子材料可以制备出高亮度、高效率的有机发光二极管（OLED）。
OLED作为新一代照明技术，具有色彩饱和度高、能耗低、可柔性等优势，已经成为发展方向。
而共轭高分子材料的应用使OLED的发光效果更加均匀且可调，能够满足更多场景下的照明需求。
其次，在显示领域，共轭高分子材料可以用于构建有机发光场效应晶体管（OFET）。
OFET作为一种新型的显示技术，具有反应速度快、透明度高等优势，因此被广泛应用于触控面板、柔性显示等领域。
有机高分子电致发光材料及器件
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
有机电致发光器件的结构示意图 西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
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PLED材料
PLED最新进展
PLED材料的性能参数
发光光谱
发射光谱通常有两种,即光致发光光谱(PL)和电致 发光光谱(EL)。PL光谱是由光能激发的,而EL光谱 则需要电能的激发。通过比较器件的光谱和不同载 流子传输材料和发光材料的光谱,可以得出复合区 的位置以及实际发光物质等信息。一般说来,光谱 分散范围愈窄,其单色性愈好
PLED最新进展
西北工业大学
Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1048 –1052
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
西北工业大学
J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 131, NO. 40, 2009
小分子类：
蒽化合物、芴类小 分子 、芳胺类材 料 、喹吖啶酮类 、 有机类硼类蓝光材 料
聚合物类：
聚对苯乙烯撑，聚 噻吩，聚苯胺、和
聚咔唑
西北工业大学
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功能高分子化学-13(电活性高分子-1)
高分子驻极体的压电、热电性质
高分子驻极体带有显性电荷 物质的压电性质：物体受到一个应力时，材料发生 变性，在材料上诱导产生电荷。
d : 压电应变常数
1 Q d A T
T : 应力 Q : 电量 A : 测试材料面积
材料的压电性质是一个可逆过程。 物质的热电性质：材料自身温度发生变化时，在材料 表面的电荷会发生变化。 换能材料
O
n CH 3
MEH-PPV的合成 Gilch法
OH O
K 2CO 3; DMF; Reflux
Br O O
HCl; HCHO; ZnCl2 Reflux CH 3
CH 3
O
O
THF; tert-C 4 H 9OK
ClH 2 C O CH 2 Cl
25 OC
O
n
CH 3
CH 3
电致发光器件: ITO/MEH-PPV/Ca, 测得内电子效率为1.0%
高绝缘性非极性聚合物 制备高分子驻极体的材料 高极性聚合物
外力 测定
材料
材料形变
带电状况变化
电压值变化
驻极体压电和热电现象示意图
材料名称 聚偏氟乙 烯 聚氟乙烯 陶瓷 石英
压电常数 d31 (C/N) 20 1 171 2
热电常数 Pn[C/(cm2.K)] 4 1 50
介电常数 Ε（10Hz) 15 8.5
该法使用少。
2. 浸涂或旋涂成膜法
溶剂 涂层材料 一定浓度溶液 ITO电极 .. . ..
.
单层膜
溶剂挥发
一定浓度溶液
可制多层器件的膜
需要电致发光材料溶解在适当的溶剂中,限制了应用。 3、原位聚合法
在电极表面直接进行聚合反应而成膜。可利用 电化学反应、光化学方法引发聚合。 适用于溶解性很差的高分子电致发光材料,可制得非常 薄的膜。
第四章--电活性高分子材料
极。
目前使用的成膜方法主要有以下三类：
1、真空蒸镀成膜法 将涂层材料放在较高温度处，在真空下升华到, 处在较低温度处的ITO电极上而形成薄膜。 2、浸涂或旋涂成膜法
现将成膜材料溶解在一定溶剂中制成合适浓度
的溶液，然后将电极浸入溶液中，取出后挥发溶剂
使之成膜。
苯乙烯磺酸钠等。
②、空穴传输材料
相比于电子传输材料还未普遍使用。包括有机
空穴传输材料和高分子空穴传输材料。（图4-11） a、有机空穴传输材料 主要有芳香二胺类TPD和NPB及其衍生物。
b、高分子空穴传输材料
主要有聚乙烯咔唑(PVK)和聚甲基苯基硅烷PMPS)。
2、载流子注入材料 包括电子注入材料和空穴注入材料。 ①、电子注入材料
驻极体耳机、血压计、水下声纳、超声波探头
等均如此。
2、制作驻极体位移控制和热敏器件
利用压电效应，驻极体薄膜会发生弯曲，因此
可以制作电控位移元件。如，光学纤维开关、磁头
对准器、显示器件等。
利用热电效应，可以制作测温器件。如，红外 传感器、火灾报警器、非接触式高精度温度计和热 光导摄像管等。
3、高分子驻极体在生物医学领域的应用
子传输层)和载流子注入材料(载流子注入电极)。 1、载流子传输材料 包括电子传输材料和空穴传输材料。
①、电子传输材料 包括有机电子传输材料和高分子电子传输材料。
（图4-10）
a、有机电子传输材料
主要是金属有机络合物。如，8-羟基喹啉衍生
物的铝、锌、铍等的络合物，恶二唑衍生物PBD等。
b、高分子电子传输材料 聚吡啶类的PPY、奈内酰胺聚合物4-AcNI、聚
B、聚烷基噻吩(PAT)及其衍生物类
有机电致发光材料..
4. 亮度，效率高；
5. 直流驱动电压低，能耗少，可与集成电路驱动相匹配； 6. 制作工艺简单，成本低；
7. 可实现超薄的大面积平板显示；
8. 良好的机械加工性能,可做成柔性显示器。
聚合物电致发光二极管(PLED)
PLED,即第二种有机发光材料为高分子聚合物，也称为高分子发光 二极管(PLED)，由英国剑桥大学的杰里米伯勒德及其同事首先发现。聚 合物大多由小的有机分子以链状方式结合在一起，以旋涂法形成高分子 有机发光二极管。 作为一种发光显示材料，聚合物发光二极管(PLED)材料具有很强的 应用潜力，因为它是一种自发光的材料，并且还具有制作相对容易的优点。 因此在制作有机发光二极管器件(OLEDs)时，PLED材料是一种很好的基 本材料，因为与小分子OLED材料20 ～25的发光效率相比，PLED材料的 发光效率则为30～40。
驱动电压30V， 但是器件的量子效率很低，小于1％ 特点： (1)单层器件；(2)驱动电压高； (3)器件效率低
3). 1987年美国Kodak 公司的邓青云等采用了夹层式的多层器件结构，开创 了有机电致发光的新的时代。
创新点：(1)多功能有机层的结构； (2)超薄的有机层厚度
75nm 60nm驱动Fra bibliotek压小于10V最大外量子效率1％
最大亮度大于1000cd/m2
4).1990年，Burroughs等人将共轭聚合物聚对苯基乙烯（PPV）制作了高 分子发光二极管，简化了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新领域， 即聚合物薄膜电致发光器件。
有机电致发光二极管(OLED)
近十多年里,OLED作为一种新型显示技术已经取得了长足的发展， 就器件的发光亮度、发光效率和寿命而言，OLED器件已经基本达到了 实用的要求。
有机电致发光材料与器件
经典材料
口恶二唑衍生物（PBD） 三唑衍生物（TAZ） 8-羟基喹啉铝 PPOPH PPOOPH
器件结构
单层结构器件 多层结构器件 量子肼结构器件 微腔结构器件
有机空穴传输材料
较高的空穴迁移率 良好的成膜性 较小的电子亲和能，利于空穴注入 较低的电离能，对电子有阻挡作用 较高的激发能量，防止激子的能量传递 良好的热稳定性
经典材料
三芳胺类有机分子（TPD、α-NPB、mMTADATA、TPTE） 聚乙烯基咔唑（PVK） 聚硅烷（PMPS）
有机电子传输材料
器件性能
发光颜色 发光效率 稳定性和寿命
–
>10000h
展望
可以预期在未来的几年中，有机电致发光的研究 将会取得重大的进展和实质性的突破，使有机全 色平面显示成为实用化的现代平板显示技术。
单层LED器件能级图 器件能级图 单层
有机分子的能级跃迁过程
有机电致发光材料
较高的荧光量子效率 较好的载流子传输特性 容易真空升华成膜 良好的光和热稳定性
经典材料
8-羟基喹啉铝（绿光532nm） LiB(mq)4(蓝光470nm） 聚苯乙烯撑（黄绿） 聚噻吩（红光） 聚对苯撑和聚烷基芴（蓝光）
有机电致发光材料与器件
张家鑫 May. 14
历史背景
1963 1987 1988 1990 Pope 蒽单晶 Tang 8-羟基喹啉铝 Saito&Tsutsui Burroughes PPV 单层 双层 三层 高分子
有机电致发光原理
《电致发光》PPT课件
上市。 近年来，OEL的突破性进展，并引起产业界的高度重视，在世界范围内，已有
90多家公司在开发OEL，而且每个月都有新公司加入。 国内公司有：京东方科技集团股份有限公司、维信诺公司（南风化工集团股
份有限公司是清华大学企业集团、清华创业投资公司、咸阳彩虹集团等在北 京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建立1条小 试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有关公司合作 开发的谈判也在积极进行之中等。 这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命。
（4）电子在穿过发光层后，被另一侧的界面俘获。
薄膜电致发光器件一般采用交流驱动，在交流驱动情况下，
当外加电压反转时，上述4个过程重复进行，实现连续发光。
基板
透明
第 一
电极 绝
缘
层
分散型 交流电 致发光
分散型 直流电 致发光
玻璃 或柔 性塑 料板 玻璃 基板
ITO膜 ITO膜
发光层
第 二
绝
缘
层
ZnS:Cu,Cl （ 蓝 — 绿） ZnS:Cu.Al(绿) ZnS:Cu,Cl,Mn （黄 色）
膜
致发光
薄 膜 型 玻 璃 ITO膜
直流电 致发光
基板
ZnS:Mn 薄 膜
有机 电致 发光
玻璃 或柔 性塑 料板
ITO膜
空 穴 输 运 层
有机薄膜
电 子
（Alq3）
输 运
层
Al 商品化 精 细
阶段
矩阵
显示
Al 研 究 阶段
Mg Ag
功能高分子化学课件电致发光材料及器件
在这个课件中，我们将介绍电致发光材料及器件的基础知识、性质和广泛应 用。通过这个课件，您将会了解到电致发光技术的原理和未来发展趋势。
电致发光基础知识
发光机理
电致发光是通过电流激发发光分子产生能量释放的现象。激发电子跃迁至激 发态，然后通过光致发光机制将能量以光的形式释放。
电致发光材料和器件的应用
广泛应用于
电致发光材料和器件广泛应用于手机、平板、电视等消费电子产品和照明等 领域。
未来发展趋势
未来的电致发光材料和器件将实现更高的亮度、更低的功率消耗，并进一步 应用于可穿戴设备等领域。
结语
• 电致发光材料和器件的发展前景十分广阔。 • 未来，我们有望见证更多创新的发光材料和器件应用的出现。
电致发光材料的性质
1 发光性能
衡量发光材料亮度、色彩饱和度和发光效率等方面的性能。
2 稳定性
评估材料在长时间使用中的稳定性，如寿命、耐热性和抗氧化性。
3 加工性能等
材料在制备电致发光器件时的可加工性、薄膜制备条件等方面的性能。
电致发光器件
器件种类
电致发光器件根据使用的材料不同可分为有机电致发光器件和无机电致发光器件。
发光颜色发生机制
发光颜色的发生取决于发光材料的能带结构和有机染料（用于有机电致发光 材料）的分子结构。
常见的电致发光材料
有机电致发光材料
含有有机分子的材料，可实现丰富多彩的颜色和高亮度。
无机电致发光材料
使用无机物质制备的材料，具有稳定性和长寿命的特点。
杂化电致发光材料
结合有机和无机组分的材料，优化了发光性能和稳定性。
器件构成
发光层、电子传输层、电子注入层、提取层等是组成电致发光器件的关键组成部分。
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电致发光高分子材料
电致发光高分子材料（Electroluminescent Polymer Materials，简称ELP）是一类能够通过施加电场而产生发光的有机高分子材料。
它们具有以下特点：
1. 发光原理：电致发光高分子材料通过在材料中施加电场，使其电荷发生重组并释放能量，从而产生光。
一般来说，ELP材料包含有机发光分子和电荷传输分子，通过调控它们之间的能级结构和电子传输性质，实现电-光转换。
2. 发光颜色：电致发光高分子材料可实现多种发光颜色，包括红、绿、蓝等。
通过调整材料的化学结构和添加适当的发光分子，可以实现不同颜色的发光效果。
3. 柔性性质：ELP材料一般具有良好的柔性和可塑性，可用于制备柔性显示器、可穿戴设备等应用。
相比于传统的无机发光材料，ELP材料更容易实现柔性器件的制备。
4. 低功耗：电致发光高分子材料是一种低功耗的发光材料，能够以较低的电压和电流产生较高的光亮度。
这使得ELP材料在电子显示器、照明等领域具有潜在的能耗优势。
5. 制备成本较低：相较于无机发光材料，电致发光高分子材料制备成本较低，生产工艺也相对简单，有助于推动其在大规模应用中的发展。
电致发光高分子材料在有机发光二极管（OLED）和有机电激发光（OLET）等领域具有广泛的应用潜力，可以用于制造高效、柔性和多彩的显示器、照明设备和其他光电子器件。