第六七章PDP及電致發(fā)光

等離子體高溫等離子體--溫度達(dá)到106-108K低溫等離子體--溫度低于l05K熱等離子體--氣體在大氣壓力下放電,氣體溫度和電子溫度比較接近或相等冷等離子體--放電在低氣壓下進(jìn)行,氣體溫度遠(yuǎn)低于電子溫度顯示的輝光放電屬于冷等離子體2023/4/151現(xiàn)在是1頁\一共有122頁\編輯于星期一§6.1.2氣體放電的伏安特性

調(diào)節(jié)氣體二端的電壓值，測量流過氣體的電流大小，可以得到氣體的伏安特性。氣體的伏安特性表現(xiàn)出很大的非線性。2023/4/152現(xiàn)在是2頁\一共有122頁\編輯于星期一IIIIIIIVVVIVIIVBVS10-1610-1410-1210-510-410-310-210-1110I02004006008001000I非自持放電區(qū)II湯森區(qū)III自持放電區(qū)IV欠輝區(qū)V正常輝光區(qū)VI異常輝光區(qū)VII弧光曲2023/4/153現(xiàn)在是3頁\一共有122頁\編輯于星期一

氣體中少量自由電子在電場作用下定向運動，產(chǎn)生電流。這些電子如果有足夠的能量使其他原子電離，則會產(chǎn)生更多的自由電子，形成雪崩過程，使電流指數(shù)增加。其中V為外加電壓，為第一湯森系數(shù)，表示每伏外加電壓產(chǎn)生的離子和電子對。當(dāng)正離子轟擊陰極時，產(chǎn)生二次電子，二次電子產(chǎn)生額外的放電電流其中Vi為氣體電離電壓，為第二湯森系數(shù)2023/4/154現(xiàn)在是4頁\一共有122頁\編輯于星期一當(dāng)離子產(chǎn)生的二次電子和二次電子產(chǎn)生的離子在數(shù)量上達(dá)到平衡時，就無需外電場產(chǎn)生額外的電離電荷便可維持放電，成為自持放電。即VB稱為擊穿電壓。此時可以降低外電壓，仍能維持較大的放電點流。當(dāng)電壓低于VS時，放電熄滅，VS稱為維持電壓。氣體放電顯示一般工作在VB和VS之間—+陰極光膜負(fù)輝區(qū)正柱區(qū)陽極輝區(qū)目前PDP顯示中經(jīng)常采用負(fù)輝區(qū)2023/4/155現(xiàn)在是5頁\一共有122頁\編輯于星期一§6.1.3帕邢定律為一個電子經(jīng)過單位距離(1cm)后與氣體原子碰撞所產(chǎn)生的電子—離子對數(shù)，電極之間的間距為d，則產(chǎn)生的電子—離子對為

(ed-1)為每一個轟擊陰極的正離子從陰極打出的二次電子數(shù)，若能夠自持放電，則必須設(shè)

2023/4/156現(xiàn)在是6頁\一共有122頁\編輯于星期一根據(jù)實際氣體的測量結(jié)果，和p(氣壓)之間的關(guān)系由此得到擊穿電壓UB=Ed代入上式2023/4/157現(xiàn)在是7頁\一共有122頁\編輯于星期一

在氣體放電中，擊穿電壓取決于氣壓和電極間的間距的乘積其中A,B取決于氣體的種類，和氣體及陰極材料有關(guān)。令，得到最低擊穿電壓2023/4/158現(xiàn)在是8頁\一共有122頁\編輯于星期一10030010003000100000.31310301003001000AirNeNe+0.1%ArUBPd(torr-cm)不同氣體的巴邢曲線2023/4/159現(xiàn)在是9頁\一共有122頁\編輯于星期一§6.2PDP顯示原理1964年美國伊利諾斯大學(xué)發(fā)明§6.2.1PDP顯示的結(jié)構(gòu)陰極透明陽極隔離板引火孔2023/4/1510現(xiàn)在是10頁\一共有122頁\編輯于星期一§6.2.2直流PDP顯示的自掃描原理R123+250V+250VRsRD掃描陽極顯示陽極復(fù)位陰極R123456陰極引火孔2023/4/1511現(xiàn)在是11頁\一共有122頁\編輯于星期一R接地，1、2、3接+85V,復(fù)位陰極點火1接地，復(fù)位陰極加+85V，電極1點火，而電極4不點火2接地，1加+85V，電極2點火，電極5不點火依次類推，用三個位相的方波輪流交替，實現(xiàn)自掃描過程。圖像顯示的亮暗點由顯示陽極控制。當(dāng)掃描到某點時，顯示陽極加+250V，使放電通過引火孔到達(dá)上端。2023/4/1512現(xiàn)在是12頁\一共有122頁\編輯于星期一§6.2.3交流PDP顯示介質(zhì)層交流驅(qū)動可有效保護(hù)電極，延長壽命采用方波驅(qū)動。放電時電離的電荷在電場的作用下定向運動，最終堆積在介質(zhì)層上當(dāng)方波方向相反時，加在內(nèi)部氣體上的電壓因該為脈沖電壓加上電極上壁電壓之和。因此平時只要加大于1/2的擊穿電壓作為維持電壓，點亮?xí)r加一較高的脈沖，其間放電。關(guān)掉時加一反相的短脈沖，中和積累電荷，放電停止2023/4/1513現(xiàn)在是13頁\一共有122頁\編輯于星期一CWCWCg等效電路當(dāng)穩(wěn)定放電時即U0UWUWUgI2023/4/1514現(xiàn)在是14頁\一共有122頁\編輯于星期一測量壁電壓變化和Ug的關(guān)系UgUWCBA選擇外加電壓U0為C點的電壓，則可得到二個穩(wěn)定的工作點。加脈沖使電壓超過B點，則工作點自動落于A點，加反響脈沖使電壓低于B點，則工作點落于C點。兩條切線對應(yīng)最大和最小的維持電壓Vs2023/4/1515現(xiàn)在是15頁\一共有122頁\編輯于星期一§6.3彩色PDP顯示器工作原理2023/4/1516現(xiàn)在是16頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP的熒光粉PDP熒光粉為光致發(fā)

光的熒光材料147nm激發(fā)發(fā)光效率1.2lm/w2023/4/1517現(xiàn)在是17頁\一共有122頁\編輯于星期一背板PDP面板前面板2023/4/1518現(xiàn)在是18頁\一共有122頁\編輯于星期一RearGlassDataElectrodesDielectricsRibsColourPhosphorBlackMatrix背板2023/4/1519現(xiàn)在是19頁\一共有122頁\編輯于星期一RearGlassColourPhosphor不對稱分布2023/4/1520現(xiàn)在是20頁\一共有122頁\編輯于星期一背板制作過程2023/4/1521現(xiàn)在是21頁\一共有122頁\編輯于星期一阻隔壁的制作方法噴砂法2023/4/1522現(xiàn)在是22頁\一共有122頁\編輯于星期一結(jié)構(gòu)顯微圖2023/4/1523現(xiàn)在是23頁\一共有122頁\編輯于星期一熒光粉的制作印刷成形法感光成形法2023/4/1524現(xiàn)在是24頁\一共有122頁\編輯于星期一熒光粉照片印刷法光成形法2023/4/1525現(xiàn)在是25頁\一共有122頁\編輯于星期一FrontGlassSustainElectrodes(Transparent+Wire)ScanElectrodes(Transparent+Wire)前面板2023/4/1526現(xiàn)在是26頁\一共有122頁\編輯于星期一前面板的制作2023/4/1527現(xiàn)在是27頁\一共有122頁\編輯于星期一Bus電極的制作2023/4/1528現(xiàn)在是28頁\一共有122頁\編輯于星期一MgO層的鍍制2023/4/1529現(xiàn)在是29頁\一共有122頁\編輯于星期一封裝FrontGlassRearGlassNeon/XenonGasSealClick2023/4/1530現(xiàn)在是30頁\一共有122頁\編輯于星期一像素結(jié)構(gòu)

RibRibScanElectrodeSustainElectrodeXenon+NeonDataElectrodeColourPhosphorDielectricsRearGlassFrontGlassAluminumBaseCLICKCLICKCLICKCLICKCLICKCLICK2023/4/1531現(xiàn)在是31頁\一共有122頁\編輯于星期一顯示板PanelGlassAssembleAluminumBaseDataDriveBoard(COB)2023/4/1532現(xiàn)在是32頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP屏的屏蔽玻璃(EMIfilter)2023/4/1533現(xiàn)在是33頁\一共有122頁\編輯于星期一屏蔽玻璃由玻璃、紅外濾光薄膜、金屬網(wǎng)和減反射膜構(gòu)成金屬柵格是由10m左右的銅線構(gòu)成的方形網(wǎng)格組成2023/4/1534現(xiàn)在是34頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP的灰度顯示2023/4/1535現(xiàn)在是35頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP的放大照片PDP顯示的優(yōu)缺點優(yōu)點：大視角，大屏幕，高對比度缺點：像素較大，高分辨率較難實現(xiàn)功耗較大，重量較大熒光粉的壽命問題2023/4/1536現(xiàn)在是36頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP的驅(qū)動電路2023/4/1537現(xiàn)在是37頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP面板的驅(qū)動電路2023/4/1538現(xiàn)在是38頁\一共有122頁\編輯于星期一目前主要PDP顯示板的分辨率2023/4/1539現(xiàn)在是39頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP的缺陷2023/4/1540現(xiàn)在是40頁\一共有122頁\編輯于星期一缺陷的參數(shù)2023/4/1541現(xiàn)在是41頁\一共有122頁\編輯于星期一PDP的壽命2023/4/1542現(xiàn)在是42頁\一共有122頁\編輯于星期一2023/4/1543現(xiàn)在是43頁\一共有122頁\編輯于星期一第七章電致發(fā)光顯示

當(dāng)熒光材料或半導(dǎo)體在外電場的作用下而產(chǎn)生的發(fā)光稱之為電致發(fā)光(EL,Electroluminescence)電致發(fā)光分為： 電場激發(fā)電致發(fā)光 電荷注入電致發(fā)光電致發(fā)光器件分為：無機(jī)電致發(fā)光和有機(jī)電致發(fā)光無機(jī)發(fā)光分為：交流粉末型，直流粉末型，直流薄膜型和交流薄膜型2023/4/1544現(xiàn)在是44頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.1無機(jī)電致發(fā)光的發(fā)光機(jī)理發(fā)光的最原始機(jī)理為電子的躍遷，當(dāng)電子從高能態(tài)躍遷到低能態(tài)是就會發(fā)出光子：晶體

晶體：原子的周期性規(guī)則排列所造成的由外平面包圍的多面體固體晶胞：周期性結(jié)構(gòu)中的最小重復(fù)單元晶面：晶體中的任一平面晶向：晶面的法向方向2023/4/1545現(xiàn)在是45頁\一共有122頁\編輯于星期一晶體能帶介電子：受原子團(tuán)束縛的電子，無法參與導(dǎo)電導(dǎo)電電子：介電子脫離原子團(tuán)的束縛，可自由傳遞參與導(dǎo)電根據(jù)量子力學(xué)理論導(dǎo)電電子和介電子的能量為其中：L為晶體長度2023/4/1546現(xiàn)在是46頁\一共有122頁\編輯于星期一禁帶能帶圖導(dǎo)帶介帶Eg>2eV,絕緣體Eg≈0,導(dǎo)體0<Eg<2eV,半導(dǎo)體2023/4/1547現(xiàn)在是47頁\一共有122頁\編輯于星期一場激發(fā)電致發(fā)光

固體中電子在外電場的作用下，從基態(tài)躍遷到高能態(tài)，一般需要103－106V/cm的電場。在固體中摻雜一些雜質(zhì)后，形成俘獲中心（陷阱）和亞穩(wěn)態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)能級不容易躍遷到基態(tài)，容易受激躍遷到高能態(tài)，高能態(tài)容易躍遷到基態(tài)發(fā)光。這些雜質(zhì)稱為發(fā)光中心。2023/4/1548現(xiàn)在是48頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.2無機(jī)場激發(fā)電致發(fā)光交流粉末EL器件結(jié)構(gòu)§7.2.1交流粉末器件發(fā)光強(qiáng)度B0和c為常數(shù)，和材料有關(guān)2023/4/1549現(xiàn)在是49頁\一共有122頁\編輯于星期一在不同頻率下交流器件的發(fā)光強(qiáng)度不同，在低頻下發(fā)光強(qiáng)度和頻率成正比，而在較高頻率下，發(fā)光強(qiáng)度則趨于飽和

2023/4/1550現(xiàn)在是50頁\一共有122頁\編輯于星期一直流粉末EL器件結(jié)構(gòu)§7.2.2直流粉末器件直流粉末的包銅處理

2023/4/1551現(xiàn)在是51頁\一共有122頁\編輯于星期一通過包銅處理后，CuxS呈P型，與ZnS:Mn形成ＰＮ結(jié)。直流粉末器件的能帶圖如下2023/4/1552現(xiàn)在是52頁\一共有122頁\編輯于星期一器件的發(fā)光強(qiáng)度可以表示為

其中n是一個大于1的常數(shù)

圖中一條曲線為單向脈沖驅(qū)動，其壽命較DC長2023/4/1553現(xiàn)在是53頁\一共有122頁\編輯于星期一交流薄膜器件結(jié)構(gòu)§7.2.3交流薄膜器件2023/4/1554現(xiàn)在是54頁\一共有122頁\編輯于星期一和粉末型器件相比，交流薄膜器件有較高的發(fā)光亮度和較陡的閾值，適合于無源矩陣驅(qū)動2023/4/1555現(xiàn)在是55頁\一共有122頁\編輯于星期一交流薄膜器件由于發(fā)光層夾于二介質(zhì)層之間，存在著電荷堆積的現(xiàn)象，所以交流薄膜發(fā)光特性和驅(qū)動脈沖有直接關(guān)系．當(dāng)電子在界面處堆積到一定程度，同方向的脈沖不再使器件發(fā)光。這種效果在去掉外電場后很長一段時間內(nèi)都不會消除，由此可以方便驅(qū)動控制

2023/4/1556現(xiàn)在是56頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.2.4EL器件的驅(qū)動

掃描電極施加閾值電壓，約160V。數(shù)據(jù)電極施加調(diào)制電壓，一般在30~60V，得到交叉點上的電壓在160~220V之間變化。掃描頻率一般在60Hz，由于EL器件的發(fā)光較快，要遠(yuǎn)快于液晶，所以占空比可以做的比較小，可達(dá)1/500~1/1000，所以可以實現(xiàn)

500~1000的高分辨率顯示

2023/4/1557現(xiàn)在是57頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.2.5彩色EL器件的實現(xiàn)彩色EL器件一般采用多色熒光材料或采用白色熒光材料加濾色片的方法．2023/4/1558現(xiàn)在是58頁\一共有122頁\編輯于星期一發(fā)光材料的色坐標(biāo)2023/4/1559現(xiàn)在是59頁\一共有122頁\編輯于星期一

彩色器件的結(jié)構(gòu)可分為三種：多層式，色點式和彩色濾光片式三種

多層式結(jié)構(gòu)2023/4/1560現(xiàn)在是60頁\一共有122頁\編輯于星期一色點方式是把不同顏色的發(fā)光材料用光刻方法同時鍍在同一平面，類似與彩色顯象管2023/4/1561現(xiàn)在是61頁\一共有122頁\編輯于星期一用濾光片的方法是采用白色發(fā)光材料，在相對應(yīng)得控制電極上覆蓋三色濾光片來實現(xiàn)彩色．這種方法類似與彩色TFT液晶顯示屏

2023/4/1562現(xiàn)在是62頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.3電荷注入式電致發(fā)光顯示－－發(fā)光二極管(LED)LED發(fā)光原理即為前面所述，在載流子注入PN結(jié)時發(fā)生電子和孔穴的復(fù)合，從而發(fā)光．LED顯示有以下幾個優(yōu)點：1.可靠性高；2.驅(qū)動電壓低(一般為2V)；3.有較高的響應(yīng)速度2023/4/1563現(xiàn)在是63頁\一共有122頁\編輯于星期一直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體直接帶隙半導(dǎo)體：高發(fā)光效率GaAs,InP,AlAs,GaAlAs,InGaAsP間接帶隙半導(dǎo)體：低發(fā)光效率Ge,Si2023/4/1564現(xiàn)在是64頁\一共有122頁\編輯于星期一費米-狄拉克分布電子處于能量為E的能級幾率為：空穴處于能量為E的能級的幾率為：空穴是指介電子激發(fā)躍遷以后在介帶留下的空位。公式中EF稱為費米能級費米-狄拉克分布；2023/4/1565現(xiàn)在是65頁\一共有122頁\編輯于星期一p型、n型和I型半導(dǎo)體施主雜質(zhì)：摻雜到半導(dǎo)體中提供多余電子的元素，如P、S、As等受主雜質(zhì)：摻雜到半導(dǎo)體中提供多余空穴的元素，如B、Be、Zn、In等n型半導(dǎo)體：摻雜施主雜質(zhì)，形成電子導(dǎo)電型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體：摻雜受主雜質(zhì)，形成空穴導(dǎo)電型半導(dǎo)體I型半導(dǎo)體（本征型半導(dǎo)體）：沒有雜質(zhì)的半導(dǎo)體2023/4/1566現(xiàn)在是66頁\一共有122頁\編輯于星期一EFEFEFI型n型P型簡并n型半導(dǎo)體簡并p型半導(dǎo)體摻雜對費米能級的影響2023/4/1567現(xiàn)在是67頁\一共有122頁\編輯于星期一摻雜量和費米能級移動量的關(guān)系EFEFEFI型n型P型EiEi施主受主ND,NA,Ni

施主、受主、本征載流子濃度2023/4/1568現(xiàn)在是68頁\一共有122頁\編輯于星期一pn結(jié)VD稱為勢壘高度P型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間的接觸界面，由于載流子的擴(kuò)散，在界面附近形成空間電荷區(qū)。耗盡層2023/4/1569現(xiàn)在是69頁\一共有122頁\編輯于星期一LED發(fā)光機(jī)理載流子的復(fù)合

電子從介帶躍遷到導(dǎo)帶而產(chǎn)生電子空穴對時，需要吸收能量。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時會放出能量，能量以輻射或非輻射形式釋放。

從電子來看，我們可以把受激產(chǎn)生電子空穴對以及電子空穴對的復(fù)合看成是電子的能級躍遷。2023/4/1570現(xiàn)在是70頁\一共有122頁\編輯于星期一pn結(jié)的能帶圖

當(dāng)pn結(jié)加正向電壓時，導(dǎo)致p、n處費米能級不一致，在pn結(jié)附近產(chǎn)生了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。電子和空穴的復(fù)合幾率增加，產(chǎn)生光子發(fā)射。EEN、EFP稱為準(zhǔn)費米能級2023/4/1571現(xiàn)在是71頁\一共有122頁\編輯于星期一LED內(nèi)的復(fù)合種類1.帶間復(fù)合：導(dǎo)帶中電子和介帶中空穴的復(fù)合，產(chǎn)生的光子能量接近禁帶寬度,即2.D-A對復(fù)合：在輕摻雜的半導(dǎo)體中，施主俘獲的電子和受主俘獲的空穴之間的復(fù)合。3.等電子陷阱的激子復(fù)合：等電子雜質(zhì)是指摻雜在半導(dǎo)體中的同一族原子，它的介電子數(shù)相等。由這些原子構(gòu)成俘獲電子和空穴的陷阱。形成高效率的發(fā)光2023/4/1572現(xiàn)在是72頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的內(nèi)量子效率LED的內(nèi)部量子效率

其中為電荷注入效率,q為輻射效率，一般pn結(jié)是電子注入到p區(qū)復(fù)合發(fā)光，因此Dn、Dp---電子和空穴的擴(kuò)散系數(shù)Ln、Lp電子和空穴的擴(kuò)散長度nn0和Pp0---n區(qū)的電子濃度和p區(qū)的空穴濃度2023/4/1573現(xiàn)在是73頁\一共有122頁\編輯于星期一即輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合數(shù)之比。其中Rr，Rnr為輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合幾率，r

，nr為輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合載流子壽命為提高注入效率，一般nn0>>pp0，此時n標(biāo)為n+輻射效率：2023/4/1574現(xiàn)在是74頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的外部量子效率LED的外部量子效率定義為總的光輸出功率和總的電功率輸入之比影響LED外部量子效率的三個因素為：半導(dǎo)體對光子的吸收半導(dǎo)體介質(zhì)的界面反射光折射中的臨界角2023/4/1575現(xiàn)在是75頁\一共有122頁\編輯于星期一一些半導(dǎo)體材料的外部量子效率2023/4/1576現(xiàn)在是76頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的性能1.LED的帶寬由于電子和空穴在導(dǎo)帶和價帶內(nèi)具有既定的能級分布。其中電子在離導(dǎo)帶1/2kT處具有最大的幾率。同樣情況出現(xiàn)在空穴在價帶中的分布。因此當(dāng)電子從導(dǎo)帶躍遷到價帶時，產(chǎn)生一定的輻射帶寬。典型的帶寬2023/4/1577現(xiàn)在是77頁\一共有122頁\編輯于星期一2023/4/1578現(xiàn)在是78頁\一共有122頁\編輯于星期一一個紅光LED的發(fā)光光譜不同的材料其帶寬不同2023/4/1579現(xiàn)在是79頁\一共有122頁\編輯于星期一2.LED的電光特性LED的電流發(fā)光特性LED的電壓、電流曲線LED的發(fā)光強(qiáng)度和電流成較線形關(guān)系。而LED的伏安特性和二極管類似，有一個較明顯的閾值電壓。2023/4/1580現(xiàn)在是80頁\一共有122頁\編輯于星期一它的電流電壓曲線如左圖．圖中的曲線和常規(guī)的二極管電流電壓特性曲線是一致的．當(dāng)加正向電壓時，電壓達(dá)到一定的閾值后，器件的電流開始增加．這一電壓即為PN結(jié)的勢壘高度．加正向電壓時勢壘高度降低，勢壘兩邊載流子開始向?qū)γ鏀U(kuò)散，復(fù)合發(fā)光開始2023/4/1581現(xiàn)在是81頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的結(jié)構(gòu)2023/4/1582現(xiàn)在是82頁\一共有122頁\編輯于星期一加外封裝以后的結(jié)構(gòu)2023/4/1583現(xiàn)在是83頁\一共有122頁\編輯于星期一如何提高外量子效率1．P層在最外，n層在內(nèi)部，以減少半導(dǎo)體對光子的吸收2.采用球形的光學(xué)材料封裝，增大光從半導(dǎo)體到外部的全反射臨界角GaSe的折射率為3.66也可采用側(cè)面出光的方法2023/4/1584現(xiàn)在是84頁\一共有122頁\編輯于星期一異質(zhì)結(jié)發(fā)光二極管寬禁帶半導(dǎo)體和窄禁帶半導(dǎo)體的結(jié)合。由于勢壘較低，電子注入效率高。寬禁帶阻止了電子和空穴的復(fù)合，復(fù)合在窄禁帶半導(dǎo)體內(nèi)進(jìn)行。由于光子能量和寬禁帶能量不相同，光不被寬禁帶材料吸收。因此異質(zhì)結(jié)發(fā)光二級管有較高的發(fā)光效率。2023/4/1585現(xiàn)在是85頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的響應(yīng)速度較高，因此LED也可以做為光的調(diào)制器件。LED的截止頻率為：其中mc為少數(shù)載流子的壽命．對于GaAs材料，mc在1-10ns之間，所以調(diào)制頻率可達(dá)16到160MHz

LED的調(diào)制速度2023/4/1586現(xiàn)在是86頁\一共有122頁\編輯于星期一用于LED的半導(dǎo)體材料用于LED的半導(dǎo)體材料必須滿足幾個條件：a.材料必須具有一定的禁帶寬度，使之能輻射所需的光波．b.必須具有較高的量子效率c.PN結(jié)發(fā)出的光必須能有效地傳到外面

目前常用的為周期表中的III~V族元素．如紅色LED常采用GaP:ZnO，綠的采用GaP:N，藍(lán)色LED要求禁帶寬度大于2.54eV，可用的材料包括GaN,ZnS,ZnSe,SiC等

2023/4/1587現(xiàn)在是87頁\一共有122頁\編輯于星期一幾種常用LED材料及特性表

2023/4/1588現(xiàn)在是88頁\一共有122頁\編輯于星期一光譜及發(fā)光亮度2023/4/1589現(xiàn)在是89頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的參數(shù)1.極限功耗PmPN結(jié)電流的升高會造成節(jié)溫的升高，在最大的節(jié)溫狀態(tài)下所消耗的功率即為極限功耗2.極限工作電流Ifm極限功耗下的工作電流3.最高允許反向電壓Vs反向電壓增加時，LED會擊穿，擊穿電壓即Vs,LED一般4-5伏4.最大允許正向脈沖電流Ifp在一定頻率、一定占空比的正向電流驅(qū)動下所能承受的最大脈沖電流5.最高允許節(jié)溫TjmPN結(jié)的最大工作溫度，超過會導(dǎo)致?lián)p壞2023/4/1590現(xiàn)在是90頁\一共有122頁\編輯于星期一6.正向工作電流IF發(fā)光強(qiáng)度一般與正向工作電流成正比，正向工作電流成正比一般不超過極限工作電流的60%7.正向工作電壓VF正向工作電壓一般控制在1.4-3V8.法線發(fā)光強(qiáng)度IvLED發(fā)光面法線方向的發(fā)光強(qiáng)度，單位mcd9.發(fā)光峰值波長發(fā)光強(qiáng)度最大所對應(yīng)的波長10.光譜半寬度從峰值波長到光強(qiáng)度變?yōu)榉逯?/2時的波長間隔11.半值角1/2光線偏離法線時發(fā)光強(qiáng)度的變小。發(fā)光強(qiáng)度變?yōu)榉逯?/2時的角度2023/4/1591現(xiàn)在是91頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的驅(qū)動LED的直流驅(qū)動恒流驅(qū)動，利用晶體管的恒流特性脈沖驅(qū)動LED的有效工作電流2023/4/1592現(xiàn)在是92頁\一共有122頁\編輯于星期一LED的矩陣掃描：H1,H2,…為掃描電壓，由L1,L2的高低電平確定LED是否發(fā)光LED模塊2023/4/1593現(xiàn)在是93頁\一共有122頁\編輯于星期一LED模塊內(nèi)部的連線2023/4/1594現(xiàn)在是94頁\一共有122頁\編輯于星期一2023/4/1595現(xiàn)在是95頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.4有機(jī)電致發(fā)光(OEL,OLED)

有機(jī)電致發(fā)光器件采用有機(jī)分子作為發(fā)光材料．由于OEL器件的發(fā)光機(jī)理屬于電荷注入型，所以O(shè)EL器件有時也稱為有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)．OEL顯示器件有以下優(yōu)點：1.有較高發(fā)光效率2.驅(qū)動電壓較低3.響應(yīng)速度較快4.薄膜型器件，可以做成較大面積2023/4/1596現(xiàn)在是96頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.4.1有機(jī)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)及發(fā)光機(jī)理OEL器件是利用導(dǎo)電子材料和導(dǎo)孔穴材料的特性，使電子及孔穴在它們體內(nèi)或界面附近發(fā)生復(fù)合，從而發(fā)光．

OEL器件結(jié)構(gòu)分單層和多層．單層器件為單層的發(fā)光薄膜夾于二電極之間，如AL|Alq3|ITO．它的能帶圖如下：

2023/4/1597現(xiàn)在是97頁\一共有122頁\編輯于星期一多層EL器件的結(jié)構(gòu)圖和能帶圖

2023/4/1598現(xiàn)在是98頁\一共有122頁\編輯于星期一最常用的發(fā)光材料是Alq．孔穴傳輸材料則為TPD和NPB．它們的典型器件結(jié)構(gòu)圖如下．其中的CuPc為緩沖層．

2023/4/1599現(xiàn)在是99頁\一共有122頁\編輯于星期一多數(shù)有機(jī)材料的發(fā)光顏色較純．Alq的發(fā)光顏色為綠色，峰值波長為528nm，它的發(fā)光特性如下圖

2023/4/15100現(xiàn)在是100頁\一共有122頁\編輯于星期一上述典型Alq三層結(jié)構(gòu)器件的驅(qū)動電壓較低，電流較小，發(fā)光效率較高

2023/4/15101現(xiàn)在是101頁\一共有122頁\編輯于星期一§7.4.2有機(jī)電致發(fā)光材料與器件特性

OEL材料包括電子傳輸材料，孔穴傳輸材料和摻雜材料

2023/4/15102現(xiàn)在是102頁\一共有122頁\編輯于星期一有機(jī)材料的導(dǎo)電機(jī)理有機(jī)分子之間作用力為范德瓦爾斯力，結(jié)構(gòu)松散，無法形成晶體的能帶結(jié)構(gòu)最高已占軌道(HOMO)，最低未占軌道(LUMO)分子處于基態(tài)時，所有能量在HOMO軌道以下的分子軌道充滿電子，能量高于LUMO的分子軌道為空激發(fā)時，處于HOMO軌道上的電子躍遷到LUMO軌道上HOMO和LUMO之間沒有其他的分子軌道，因此HOMO和LUMO之間的能隙就像半導(dǎo)體中的禁帶。2023/4/15103現(xiàn)在是103頁\一共有122頁\編輯于星期一有機(jī)分子發(fā)光2023/4/15104現(xiàn)在是104頁\一共有122頁\編輯于星期一較高的熒光量子效率較好的載流子傳輸特性容易真空升華成膜良好的光和熱穩(wěn)定性典型材料8-羥基喹啉鋁（綠光532nm）LiB(mq)4(藍(lán)光470nm）聚苯乙烯撐（黃綠）聚噻吩（紅光）聚對苯撐和聚烷基芴（藍(lán)光）發(fā)光材料2023/4/15105現(xiàn)在是105頁\一共有122頁\編輯于星期一有機(jī)空穴傳輸材料較高的空穴遷移率良好的成膜性較小的電子親和能，利于空穴注入較低的電離能，對電子有阻擋作用較高的激發(fā)能量，防止激子的能量傳遞良好的熱穩(wěn)定性典型材料三芳胺類有機(jī)分子（TPD、α-NPB、m-MTADATA、TPTE）聚乙烯基咔唑（PVK）聚硅烷（PMPS）2023/4/15106現(xiàn)在是106頁\一共有122頁\編輯于星期一有機(jī)電子傳輸材料良好的成膜性較高的電子親和能，利于電子注入較高的電子遷移率，易于電子傳輸較大的電離能，對空穴有阻擋作用較高的激發(fā)能量，防止激子的能量轉(zhuǎn)移良好的熱穩(wěn)定性典型材料口惡二唑衍生物（PBD）；三唑衍生物（TAZ）；8-羥基喹啉鋁PPOPH；PPOOPH2023/4/15107現(xiàn)在是107頁\一共有122頁\編輯于星期一小分子有機(jī)物小分子有機(jī)染料：選擇范圍廣，易提純；存在濃度淬滅等問題，導(dǎo)致發(fā)射峰變寬或紅移。一般以低濃度摻雜在具有某種載流子性質(zhì)的主體中。紅、綠、藍(lán)光均有成熟的染料。有機(jī)金屬配合物：既有有機(jī)物高熒光量子產(chǎn)率的優(yōu)點，又有無機(jī)物穩(wěn)定性好的優(yōu)點。其中稀土絡(luò)合物具有窄帶波長發(fā)射、熒光壽命長等特點。分子量500-2000，真空蒸鍍成膜共軛高分子聚合物有良好的機(jī)械加工性能，大面積成膜；容易通過化學(xué)修飾調(diào)節(jié)光電性能；熱、電穩(wěn)定性良好；成本低，但純度不易提高，性能比小分子化合物差。分子量10000-100000，旋涂或噴墨打印2023/4/15108現(xiàn)在是108頁\一共有122頁\編輯于星期一聚合物發(fā)光材料1.

樹形聚合物

2.長鏈聚合物分子:現(xiàn)在是109頁\一共有122頁\編輯于星期一OLED電極材料陰極材料為提高陰極電子的注入效率，需要功函數(shù)較低的金屬材料單層金屬電極：Ag，AL，Li，Mg，Ca,In合金陰極：Mg:Ag(10:1)，3.7eV；Li:AL(0.6%