功能高分子材料在光电领域的应用

1、功能高分子材料在光电领域的应用主要 液晶材料 电致发光材料 闪烁体材料 有机非线性光学材料 光导纤维材料 光致变色材料 什么叫液晶？ 液晶是兼具液体及晶体的相。 液体：可流动，构成之基本个体可自由活动。 晶体：分子排列有序，构成之个体几乎无法移动。定义：一些物质的结晶结构熔融或溶解之后虽然变为了具有流动性的液态物质，但结构上仍保存一维或二维有序排列，在物理性质上呈现各向异性，形成兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，称为液晶态。液晶的分类： 向列型液晶 棒状分子都以相同的方向排列，每个分子在长轴方向比较自由的移动，不存在层状结构。 近晶型液晶 棒状分子排列成层状，分子相互平行排列与层大致垂直。 胆

2、甾相液晶 分子在层面内与向列型液晶一样呈平行排列但是长轴取向由少有些差异，整个液晶形成螺旋状。常见的液晶分子早期的液晶大多是刚性棒状的早期的液晶大多是刚性棒状的分子中分子中 中心桥键的结构与液晶性能密切相关中心桥键的结构与液晶性能密切相关后期发现的无后期发现的无中心桥键，对光、电中心桥键，对光、电具有具有高高的稳定性，粘度特别低的稳定性，粘度特别低 的液晶分子的液晶分子液晶材料的应用：u 利用液晶材料的电光效应显示器件各种感应器u利用液晶的各向异性应用于化学作为有序溶剂在高分子纤维生产中的应用气相色谱固定液液晶显示器（ Liquid Crystal Display）优点：耗能小，一台液晶电视只

3、需四节电池就可以使用几小时，而普通电视50W左右。驱动电压低，一般1-3V 电视显示管电压万伏光致显色，所以在较强光线下可以清晰显色。液晶液晶材料的应用材料的应用大尺寸大尺寸中小尺寸中小尺寸20世紀世紀21世紀世紀拟纸化更加方便更加方便高解析度更佳更佳显示显示效果效果图像电影图像电影书籍档案书籍档案显示器需求趋势显示器需求趋势电致发光：是指发光材料在电场作用下，受到电流和电场的激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。 电致发光材料被广泛应用于图像显示、信息处理和通讯等领域。在过去的相当长的一段时间里，几乎所有的电致发光器件都是在p-n 结无机半导体发光二极管的基础上制造的

4、，如磷化镓（GaP）发光二极管、磷砷化镓（GaAsP）发光二极管、砷铝镓（GaAIAs）发光二极管 。电致发光材料点式LED字段式LED点阵式LED光柱式LED白色LED照明灯地砖灯礼品灯手电筒 1. 低发光效率2. 不能大面积平板显示 3.发光颜色不易调节 4.较难实现全色发光，尤其是蓝光5.复杂的制备工艺存在的问题无机半导体 上世纪 60 年代人们开始关注有机电致发光现象，在无数前辈们的辛苦研究的基础上，香港的美籍华裔教授邓青云，发现了新的有机光电材料OLED,即有机发光二级管（Organic Light-Emitting Diode)OLED结构原理图 OLEDOLED的分类方法：的分类

5、方法：u按有机发光材料分子量大小分类：按有机发光材料分子量大小分类：小分子小分子OLEDOLED： 一般用蒸镀的方法一般用蒸镀的方法聚合物聚合物LEDLED（PLEDPLED）：）： 一般用甩膜，喷墨打印等方法。一般用甩膜，喷墨打印等方法。u根据驱动电路与基板的关系分类：根据驱动电路与基板的关系分类：无源驱动（无源驱动（PMOLEDPMOLED）与无源驱动相关的有阴极隔离柱技术与无源驱动相关的有阴极隔离柱技术有源驱动（有源驱动（AMOLEDAMOLED）与有源驱动相关的有低温多晶硅技术与有源驱动相关的有低温多晶硅技术OLED的特点 OLED从理论的角度来说可以提供真正像纸一样薄的显示从理论的角

6、度来说可以提供真正像纸一样薄的显示器。而且是柔性的，可以嵌在衣服首饰等等。器。而且是柔性的，可以嵌在衣服首饰等等。 自发光，不需背光源，发光效率高自发光，不需背光源，发光效率高; 直流低电压驱动、低功耗；直流低电压驱动、低功耗； 具有快响应特性具有快响应特性(微秒级微秒级)； 宽视角宽视角(视角超过视角超过170度度)； 宽温度特性（在宽温度特性（在4070范围内都可正常工作）；范围内都可正常工作）； 结构相当简单。结构相当简单。OLED的产品有机高分子闪烁体材料定义： 在辐射的作用下能够发出短暂荧光或者磷光的物质。 有机的闪烁体主要有蒽、联苯等有机体。 目前发展的塑料荧光材料采用高聚物和荧光

7、物质组成，其中高聚物在塑料闪烁体中起着溶解荧光物质、吸收射线能量、传递能量和基质作用。 目前塑料荧光体主要有聚苯乙烯、聚甲苯乙烯、聚二甲基苯乙烯、聚甲基丙酸甲脂、环氧树脂等。 这些高分子有机荧光材料特点：发光衰减时间短、光自吸收小、容易加工成型等。有机高分子闪烁体材料的应用有机非线性光学材料定义： 具有光学非线性特性的有机或高分子材料。具有大的二阶非线性极化率，或在强激光作用下产生三阶非线性极化响应等非线性光学性质。非线性光学机理 非线性光学效应是指强相干光（如激光）在非线性介质中传播时，光波与物质分子相互作用，其电场引起介质产生的非线性极化效应。非线性光学的重要价值 1960年激光器诞生以来

8、，非线性光学得到了飞跃发展。 以非线性光学为背景的光信息技术有许多优点：并行性，高频率，高带宽，高密度，及耐电磁波杂音等。 21世纪高速度传输，处理及运算大容量信息，有赖于非线性光学在光技术领域的应用。 非线性光学效应对于发展全面固体光技术及其他光技术有着许多非常重要的作用.传统的非线性光学材料 .磷酸二氢钾(KDP) 钒酸钇(YVO4) 钽酸钾(KTaO3） 磷酸二氘钾(KD*P) 白宝石(-Al2O3) LiNbO3 近来出现新的转换效率高的优质的非线性光学材料 钛酸钡系列晶体 KTP(KTiOPO4) BBO(BaB2O4) LBO(LiB3O4) 到目前为止,实用的非线性光学材料产品都

9、是无机材料，主要是铁电体及半导体。 高分子非线性光学材料的历史 有机非线性材料始于上个世纪60年代。 1964年Rentzepis等人用红宝石激光器观察到苯并吡的二阶高谐波； 同年Heilmeir等人观察到乌洛托品晶体的二阶高谐波 1968年Kurtz等人提出了粉末法半定量估计二阶非线性谐波法。 1976年Sauteret等人预言三次谐波高分子体系的特点 响应速度快，低于10皮秒 非常大的共振光学效应 低的直流介电常数，使器件要求小的驱动电压； 吸收系数低，仅为有机晶体及化合物半导体的万分之一； 优良的化学稳定性及结构稳定性；系统不需要环境保护及低温设施； 激光损伤阀值可高达GW/cm2； 机械性能好且易于加工的等等。使有机高分子可加工为各种不同的形式，例如均一的柔软的膜，液晶聚合物，聚合物共混物及合金，分子复合物，纤维，块状物，LB膜。以上形式有利于控制尺寸及控制上折射系数。有机光导纤维材料定义：能使光以波导方式传输，可用于光通信等技术的有机纤维材料。普通光纤的简介光通信有机光纤的历史 有机光纤的研究和生产几乎与石英光纤同时进行 1964美国杜邦公司首先开发聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）为纤芯的有机光导纤维 目前有机光纤（塑料光纤）在光纤产品中占有一席之地。 随着，FTTH的普及，有