功能高分子材料讲义课件第四章PLED
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要使电子从低能轨道跃迁到高能轨道，必须 供给能量。如果能量能满足电子所需能量时， 电子便有可能从能量较低的轨道进入能量较 高的轨道，这叫电子的跃迁。
单线态与三线态
如图所示的（2），此 时分子的电子排布违反 了两条排布原则，处于 单线激发态。
如图所示的（3），此 时分子的电子排布违反 了一条排布原则，处于 三线激发态。
Poly(aniline) (PAni)
Poly-p-phenylenevinylene (PPV)
Poly(vinylcarbazole) (PVK)
Poly(3,4-ethylene dioxy thiophene) (PEDOT)
发光材料的结构 Chemical structure & composition of light emitting polymers
Improve electroluminescent efficiency
阴极 / 阳极材料
阴极Cathode
Ca Al Mg Zn Cr Alloys of these metals
阳极Anode
ITO (In-Sn2O3) Al-Al2O3 PAni
电子传输材料Electron transport materials 电子流动性好High electron mobility
辐射；（3）电场引发的场致发光（材料？）
• 家用日光灯的玻璃管内涂有卤磷酸钙 [Ca5(PO4)3(F,Cl): Sb3+,Mn2+]萤光粉，在汞蒸 汽机辉光放电产生的紫外线照射下放出较
宽波长的可见光。（早期）彩色电视显象
管使用的荧光粉是Zn1-xCdx:AgCl，当时发 红色荧光。
电致发光的量子效率——发出荧光的能量与 与激发过程总能量的比值
Pure red, green, and blue emission
Achieve a full color display
低压驱动， 超薄超轻， 制作简单 响应速度快
结构Structure of PLED cell
Multi-layering OLED materials With various degrees of electron / hole mobility Increase the probability of electron-hole recombination
载流子注入效率——正负极注入载流子的有 效程度，与正负极材料有关。应选用高功函 的阳极材料和低功函的阴极材料。
功函是指在0K从样品中移走一个电子所需要 的最小能量
聚合物电致发光机理
1. 载流子的注入从阴极和阳极注入 2. 载流子的迁移电子和空穴分别向发光层迁移 3. 载流子的空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产生
二、与发光机理相关的基本概念
载流子 激子 单线态与三线态 磷光和荧光 电致发光的量子效率 载流子注入效率
载流子——空穴和电子
激子——处于激发态能级上的电子与处 于价带的空穴通过静电作用结合形成的 高能态中性离子。
基态与激发态
基态—电子都处于尽可能低的能量状态，同 一能级尽量分占不同的轨道且自旋方向相同， 在同一轨道成对排布时自旋方向要相反。
电致发光中磷光并不明显，荧光构成发光的 主体。
• 荧光和磷光都是电子从激发态回到基态的电 磁辐射（发光）现象。通常指寿命短的（10 －7-10－8秒）为荧光，中断供能，立即停止 发光，而寿命长的为磷光，中断供能仍能持 续发光。
• 供能方式有：（1）光频发射（光致发光）； （2）阴极射线、X-射线及其它高能粒子的
Incorporation of electron deficient nitrogen atoms
(3 H C 3 C ) (H3C)3C
NN O
NN O
NN N
CF3
n CF3
八羟基喹啉的金属络合物
空穴注入材料Hole injection materials 空穴流动性好High hole mobility 电荷离域性强Facilitate charge delocalization
功能高分子材料课件第四章PLED
精品jing
Outline
• 电致发光高分子材料 • Electroluminescent Polymer Materials • 聚合物发光二极管 • polymer light-emitting diode (PLED) • 电致变色高分子材料 • Electrochromic Polymer Materials • 高分子驻极体 • Polymeric Electret
历史 机理 优点 结构组成 制备
Βιβλιοθήκη Baidu
Section 1 电致发光高分子材料
一、电致发光高分子的历史
1977 本征导电高分子
1978
Discovery of inherent conductive polymers
1990s 聚对苯乙炔的电致发光现象
Poly(p-phenylenevinylene) (PPV):
电致发光材料中的能量传输
单线 激发 态
激发
荧光
非光 耗散
三线激发态 磷光
基态
磷光及荧光
物质受到外来光线、电子、高能粒子的照射 时，就会发光．如果照射引起物质原子外层 电子扰动，电子受激后向低能级跃迁，就可 发射包括红外线、紫外线和可见光。
当照射停止后，发光仍能持续一段时间，余 辉在10－８秒以上的称磷光。余辉在10 －８ 秒 以下的称荧光。
first conjugated polymer exhibiting electroluminescence
Late 1990s 发现发蓝光的材料，全显示成为可能
Development of blue emitting polymer materials
Full color display became possible
激子 4. 激子将能量传递给发光分子并激发电子从基态跃迁到
激发态 5. 电致发光激发态能量通过辐射耗散产生光子释放出光
能
发光机理Mechanism of light emitting
从负极注入的电子与从正极注入的空穴复合成激子， 激子从高能态回到低能态，发出荧光
优点可以实现纯正的红绿蓝显色实现全谱 带发光
单线态与三线态
如图所示的（2），此 时分子的电子排布违反 了两条排布原则，处于 单线激发态。
如图所示的（3），此 时分子的电子排布违反 了一条排布原则，处于 三线激发态。
Poly(aniline) (PAni)
Poly-p-phenylenevinylene (PPV)
Poly(vinylcarbazole) (PVK)
Poly(3,4-ethylene dioxy thiophene) (PEDOT)
发光材料的结构 Chemical structure & composition of light emitting polymers
Improve electroluminescent efficiency
阴极 / 阳极材料
阴极Cathode
Ca Al Mg Zn Cr Alloys of these metals
阳极Anode
ITO (In-Sn2O3) Al-Al2O3 PAni
电子传输材料Electron transport materials 电子流动性好High electron mobility
辐射；（3）电场引发的场致发光（材料？）
• 家用日光灯的玻璃管内涂有卤磷酸钙 [Ca5(PO4)3(F,Cl): Sb3+,Mn2+]萤光粉，在汞蒸 汽机辉光放电产生的紫外线照射下放出较
宽波长的可见光。（早期）彩色电视显象
管使用的荧光粉是Zn1-xCdx:AgCl，当时发 红色荧光。
电致发光的量子效率——发出荧光的能量与 与激发过程总能量的比值
Pure red, green, and blue emission
Achieve a full color display
低压驱动， 超薄超轻， 制作简单 响应速度快
结构Structure of PLED cell
Multi-layering OLED materials With various degrees of electron / hole mobility Increase the probability of electron-hole recombination
载流子注入效率——正负极注入载流子的有 效程度，与正负极材料有关。应选用高功函 的阳极材料和低功函的阴极材料。
功函是指在0K从样品中移走一个电子所需要 的最小能量
聚合物电致发光机理
1. 载流子的注入从阴极和阳极注入 2. 载流子的迁移电子和空穴分别向发光层迁移 3. 载流子的空穴和迁移电子在发光层中相遇复合并产生
二、与发光机理相关的基本概念
载流子 激子 单线态与三线态 磷光和荧光 电致发光的量子效率 载流子注入效率
载流子——空穴和电子
激子——处于激发态能级上的电子与处 于价带的空穴通过静电作用结合形成的 高能态中性离子。
基态与激发态
基态—电子都处于尽可能低的能量状态，同 一能级尽量分占不同的轨道且自旋方向相同， 在同一轨道成对排布时自旋方向要相反。
电致发光中磷光并不明显，荧光构成发光的 主体。
• 荧光和磷光都是电子从激发态回到基态的电 磁辐射（发光）现象。通常指寿命短的（10 －7-10－8秒）为荧光，中断供能，立即停止 发光，而寿命长的为磷光，中断供能仍能持 续发光。
• 供能方式有：（1）光频发射（光致发光）； （2）阴极射线、X-射线及其它高能粒子的
Incorporation of electron deficient nitrogen atoms
(3 H C 3 C ) (H3C)3C
NN O
NN O
NN N
CF3
n CF3
八羟基喹啉的金属络合物
空穴注入材料Hole injection materials 空穴流动性好High hole mobility 电荷离域性强Facilitate charge delocalization
功能高分子材料课件第四章PLED
精品jing
Outline
• 电致发光高分子材料 • Electroluminescent Polymer Materials • 聚合物发光二极管 • polymer light-emitting diode (PLED) • 电致变色高分子材料 • Electrochromic Polymer Materials • 高分子驻极体 • Polymeric Electret
历史 机理 优点 结构组成 制备
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Section 1 电致发光高分子材料
一、电致发光高分子的历史
1977 本征导电高分子
1978
Discovery of inherent conductive polymers
1990s 聚对苯乙炔的电致发光现象
Poly(p-phenylenevinylene) (PPV):
电致发光材料中的能量传输
单线 激发 态
激发
荧光
非光 耗散
三线激发态 磷光
基态
磷光及荧光
物质受到外来光线、电子、高能粒子的照射 时，就会发光．如果照射引起物质原子外层 电子扰动，电子受激后向低能级跃迁，就可 发射包括红外线、紫外线和可见光。
当照射停止后，发光仍能持续一段时间，余 辉在10－８秒以上的称磷光。余辉在10 －８ 秒 以下的称荧光。
first conjugated polymer exhibiting electroluminescence
Late 1990s 发现发蓝光的材料，全显示成为可能
Development of blue emitting polymer materials
Full color display became possible
激子 4. 激子将能量传递给发光分子并激发电子从基态跃迁到
激发态 5. 电致发光激发态能量通过辐射耗散产生光子释放出光
能
发光机理Mechanism of light emitting
从负极注入的电子与从正极注入的空穴复合成激子， 激子从高能态回到低能态，发出荧光
优点可以实现纯正的红绿蓝显色实现全谱 带发光