电致发光显示器【ELD】优质PPT.ppt
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至少一个模块有一个灰度,能满足图像的要求。
全色和视频是其未来可能的应用领域。
可视范围较大(从通常的位置到70度),工作环境温度从055。
虽然其需要的电压相当高,但其电流很小,有时也可使用电池。
电致发光显示器价格贵,因此很少用于消费产品中。
其典型的阵列尺寸为256512、320240和640200。
2009.8.5,发展简况1920年德国学者古登和波尔发现的,在某些物质加电压后会发光。
1923年苏联的罗塞夫发现了SiC中偶然形成的p-n结中的光发射。
1936年G.Destriau(德斯垂)发现掺入荧光粉ZnS的蓖麻油一加上电场就会发光。
1947年美国学者Mcmaster(麦克玛斯特)发明了导电玻璃,引起开发了平面光源-交流ELD,但亮度不够高1955年美国的沃尔夫在GaP上观测到-族半导体发出的可见光,1962年美国的潘可夫从GaAs中获得了红外光,1966年以日本广播电视中心为首的三菱电机、松下电器等相继研制成矩阵型电极结构的ELD屏电视图像显示装置。
2009.8.5,1968年英国Vecht等人最早开发了DC分散型ELD显示器件。
20世纪60年代末松下公司开发了电视图像用224224显示屏。
1968年美国贝尔(Ball)所研制出薄膜型ELD显示器件,称为“LUMOCEN”即分子中心发光的ELD。
以ZnS为母体、发光中心是稀土卤素化合物分子(TbF3),发光亮度比分散型ELD高20世纪70年代后,由于薄膜晶体管(TFT)技术的发展,EL在寿命、效率、亮度、存储上的缺点得到了部分克服,成为大型显示技术三大最有前途的发展方向之一。
1974年S1D74国际会议上日本夏普TInoguchi等人发表了三层结构薄膜型ELD,高亮度、高可靠性、长寿命。
夏普接着又开发了具有1000V高耐压MOS晶体管和MOSIC,三层结构的ELD具备了存储功能、光写入和光消除等多种功能。
在SID74国际会议上,希望薄膜型ELD能成为矩阵的大型信息显示屏。
2009.8.5,1978年法国MAbdalla等人开发了直流驱动薄膜型ELD。
1980年荷兰学者Tuowosuntola用原子层外延技术制作发光层,使器件的特性得到了显著改善。
接着,东京工业大学为实现低压驱动采用了MIS结构,大幅度地改善了驱动电压,用分子束外延技术在GaAs基板上ZnSe发光层,实现了低压驱动显示屏。
大阪大学采用多层重叠制作薄膜型ELD,用控制电压法使之发出红、黄、绿、蓝各色光。
在SID92国际会议上报道了单色直流型DC-ELD和交流型AC-ELD显示屏。
薄膜型ACELD比DC-ELD具有更大的显示容量和高亮度、长寿命。
在DC-ELD的显示容量达640480个像素。
薄膜型AC-ELD的高达1024864个像素,显示尺寸为对角线45.7cm。
2009.8.5,松下已报道了对角线25.4cm,有1024768个像素加黑色衬底的薄膜型显示屏。
在10001x的环境照度下,对比度为100:
1,最大功耗40W,采用能量复得电路,使对角线25.4cm,640480个像素的显示屏最大功耗降低到15W。
荷兰Lohia公司和日本夏普公司在2.5cm2.5cm的显示屏上做出分辨力为20线/mm的薄膜型AC-ELD。
美国cherry公司通过对ZnS:
Mn荧光粉进行滤色得到红、绿和蓝三基色光。
获得了多色显示。
研制出640200个像素、对角线23cm的多色DC-ELD屏。
Planar公司采用滤色片对黄色滤色时得到红、绿、黄三色光,用光吸收型背电极和面基板上的图案滤色片可获得非常好的对比度,已研制出640200个像素,对角线为23cm的高对比度多色薄膜型Ac-ELD显示屏。
采用有源阵列驱动方案的高分辨率微型显示器已研制成功。
2009.8.5,ELD应用,ELD特别适用于需要携带方便、图像质量好和室外观察的情况。
ELD的产品包括有:
汽车、便携式计算机、复印机和医疗与过程控制仪表。
ELD有从小型(几厘米长)到巨大型(几米长)的许多尺寸。
最大的组合式EL显示器适用于在机场与火车站显示到达和出发时间信息。
、主要用於小尺寸、單色光(綠色、紅色)。
最近也陸續有白光(全色)和背光源出來。
但由於亮度較暗其基本上用於英寸以下小尺寸液晶顯示。
如:
手機、遊戲機等,2009.8.5,61电致发光的基本知识6.1.1结构及原理ELD结构:
-采用固态薄膜技术制成。
在2个导电板之间放置一个绝缘层,一个薄的电致发光层,一个绝缘层,沉积而成。
采用宽发射频谱的涂锌板或涂锶板作电极。
其电致发光层为100微米厚典型驱动电压为10KHz,200V的交流电压,因而需要较昂贵的驱动器集成电路。
2009.8.5,2、ELD-是把ZnS等荧光粉混入纤维素等电介质中,直接的或间接的夹在两电极之间,施加电压后使之发光。
-是在玻璃基板或有机胶片上涂敷荧光粉后,施加电压使之发光的平板型有源显示器件,-是在半导体、荧光粉为主体的材料上,施加电压而发光的一种现象。
EL可分为:
本征型电致发光ELD和电荷注入型电致发光LED两大类。
1、LED-是用GaAs等单晶半导体材料制作P-N结,施加电压后,使P-N结产生电荷注入而发光。
以后介绍。
2009.8.5,ELD无机电致发光:
包括薄膜型、厚膜型、粉末型ELD显示器件有:
高压交流驱动型和直流驱动型,分散型交流ELD显示器件:
交流电压驱动的分散型ELD器件;
直流分散型ELD。
2009.8.5,无机分散型ELD中,根据使用的基板材料不同,有玻璃基板和搪瓷基板两种显示屏。
其中搪瓷型ELD约在70年代就应用于各种仪器面板、显示灯等特定用途中,但由于亮度低、重量大、成本高等,巳逐渐地被软片型(有机胶片)所代替。
分散型ELD主要用于平面发光的辅助光源,其软片型ELD作为液晶显示屏的背光源。
薄膜型ELD是人们期待的一种理想的平板显示器件,-具有很大的魅力:
功耗低,易于实现大面积显示。
薄膜型Ac-ELD,按照施加电压与发光特性的滞后现象,又可分为存储型和恢复型两类。
2009.8.5,6.2分散交流型AC-PELD,一、结构如图6.1。
1金属电极、2发光颗粒3透明电介质、4透明电极、5玻璃基片是将发光的荧光体埋入透明电介质中组成发光层。
每一个微小发光体晶粒独立悬浮于电介质中,发光层夹在透明电极和金属电极之间,构成了分散交流型(AC-PELD)器件。
2009.8.5,AC-PELD的发光粉:
用铜、铝等激活的硫化锌(ZnS:
Cu,AL,或ZnS:
Pb,Cu,AL)以ZnS为主体的荧光粉,作为形成发光中心的激活剂材料往往使用Cu、Mn、C1、A1等金属工艺:
是在玻璃基板上蒸镀透明电极,涂敷与树脂等透明有机介质混合后的发光层(厚度为10100m),然后涂布高阻抗电介质绝缘层(绝缘反光层),最后蒸发背电极铝层。
为了防止机械损伤,在膜层上面往往涂敷树脂涂料。
各层一般30-60m。
2009.8.5,2009.8.5,二、发光现象大量的发光粉晶体悬浮在绝缘介质中,小晶粒线度为几微米到几十微米,由于发光层中介质是绝缘的,防止了发光材料与电极直接接触,当外加电压后,通过容性电流时,发现晶粒内呈线状发光,与光致发光和阴极射线发光时荧光粉晶体发光不同,线状发光在多数情况下呈现尾对尾的慧星形。
线对的两头间的距离对多晶粉末为110m,对单晶可大于100m,甚至达到毫米量级,发光线直径0.1微米,发光线对的两部分在交变电场作用下交替发光,而场强总是从其头部指向尾部,发光线长度随电场在线方向的分量增强而变长,但线对的头之间距离保持不变。
亮度可高达3105cdm2,,2009.8.5,三、电致发光的激励机构:
一般认为是碰撞电离,电子在高电场区被加速获得足够能量,同发光中心或晶格进行碰撞激励和电离,离化后产生的电子可进入导带,并在高电场区获得加速,再去碰撞发光中心,不断地反复碰撞激励和电离就会倍增大量的自由电子,这些自由电子跃迁到导带上。
即在碰撞电离过程中产生倍增效应,会使更多的电子进入导带,处于导带上的自由电子返回原来状态时而复合发光,一般在电场反向时与被激励的发光中心复合。
上述过程的进行显然必须有一定数量的初始电子,通常认为隧道效应和肖特基发射可提供。
晶体中高电场区和初始电子的存在是碰撞离化过程的必要条件。
2009.8.5,初始电子的机理AC-PELD的发光过程分为:
激励过程和发光过程高电场下的发光机构模型,在荧光粉上施强电场时:
从陷阱上释放初始电子。
电子在高电场作用下加速运动,获得高的能量。
高能电子碰撞激励电离发光中心和晶格,又产生新的电子。
在高电场作用下价带上的电子也可直接跃迁到导带。
2009.8.5,四、发光效果:
在透明电极和背面电极之间施加交流电压时,随着电压上升,发光亮度也将上升。
施加脉冲电压驱动时,如图,脉冲电压上升和下降时,都能看到有光输出。
发光亮度L与施加电压的关系式为:
式中,L0、C是与激励条件、发光单元结构和荧光粉材料等有关的常数。
施加脉冲电压发光图:
2009.8.5,L与脉冲频率有关:
在低频范围内,L与频率成正比。
随着频率提高,L呈现饱和状态。
如果荧光粉中含有两个发光中心,由于各个发光中心的L与频率有关,故随着频率变化发光颜色将发生变化。
例如,ZnS:
Cu,Pb,Cl随频率的增高,发光颜色从绿色变到蓝色;
ZnS:
Cu,Mn会从黄色变为绿色。
L与温度的关系是在1000kHz以下,0-100范围内发光亮度的大小没有变化。
2009.8.5,2004.7,2009.8.5,2004.7,2009.8.5,2009.8.5,6.3分散直流型电致发光(DC-PELD)(又称厚膜型)DC-PELD的优点是:
显示外观好。
结构、工艺、设备较简单,成本低。
发光效率高。
可以有灰度。
可大面积显示。
不足之处是:
因高压驱动,驱动电路成本高。
亮度、寿命受限制。
反射率较大。
分辨力有限。
DCEL现象由乍姆等人于1954年发现,1966年人们得到了高亮度ZnS:
Mn、CuDCEL发光材料。
2009.8.5,一、结构:
DC-ELD-是在荧光粉晶粒表面上覆盖CuS等其它物质,用热形成法而形成P-N结结构,结构与分散交流型相类似,但没有高阻介质层,在发光层上直接设置电极。
它具有二极管的整流特性,激励机理和交流型一样,只是在单方面施加电压时才呈现发光。
分散直流型ZnS晶粒的模型图,2009.8.5,荧光粉要经过包铜工艺处理,-是将ZnS:
Mn浸泡在铜盐或亚铜盐溶液中,经过处理形成P型导电层。
器件性能与包铜数量有关,其电阻随包铜量增加而降低,亮度则提高。
当包铜量在0.4-0.45wt时,亮度最高,但会产生较大的涡电流,容易产生击穿。
所以,包铜量一般控制在0.25-0.35之间。
2009.8.5,要进行“热成形工艺”(FormingProcess)。
-是在单元上加电压后,开始时将有一个大电流(形成电流)通过,随后电流明显地下降,同时产生光辐
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