華中科技電子顯示技術(shù)08-電致發(fā)光顯示器ELD

4.1全固態(tài)型的電致發(fā)光顯示器〔ELD〕4.2各種電致發(fā)光元件的構(gòu)造、工作原理及特性4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料4.4電致發(fā)光元件各功能層的形成方法4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器〔有機(jī)ELD〕4.6ELD的各種驅(qū)動(dòng)方式4.7ELD的用途及應(yīng)用展望4.8ELD的課題與進(jìn)展前景第四章電致發(fā)光顯示器1第四章

電致發(fā)光顯示器電致發(fā)光顯示器〔electroluminescentdisplay,ELD)平面自發(fā)光型顯示器，通過(guò)對(duì)涂布于玻璃基板外表或有機(jī)膜上的熒光體施電場(chǎng)發(fā)光薄膜型(橙黃色發(fā)光在信息顯示器有用化)電致發(fā)光分兩類:

分散型(作大型LCD白色背照光源)目前在進(jìn)展多顏色色化研發(fā)同時(shí)，降低ELD工作電壓和價(jià)格.24.1.1什么是電致發(fā)光電致發(fā)光〔electroluminescent，EL〕是指半導(dǎo)體，主要是熒光體，在外加電場(chǎng)作用下的自發(fā)光現(xiàn)象。注入型EL(外場(chǎng)下產(chǎn)生少數(shù)載流子注入而發(fā)光)〔LED〕電致發(fā)光本征型EL(不伴隨少數(shù)載流子注入而發(fā)光)(后簡(jiǎn)稱EL為本征發(fā)光)第四章電致發(fā)光顯示器34.1.2電致發(fā)光與顯示器歷史第四章電致發(fā)光顯示器1936年，法國(guó)的Destriau覺(jué)察，將ZnS粉末浸入油性溶液中，使其封入2塊電極之間，施加溝通電壓，會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。這應(yīng)當(dāng)說(shuō)是EL的最早覺(jué)察。惋惜的是，當(dāng)時(shí)并未制造透亮電極，因此在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，在有用上并無(wú)進(jìn)展。1950年，Sylvania公司利用SnO2透亮導(dǎo)電膜開(kāi)發(fā)成功分散型EL元件。一般稱為第一代EL。4第四章電致發(fā)光顯示器1968年，Vecht等和Kahng等人發(fā)表兩篇論文使EL的爭(zhēng)論更進(jìn)一步。是其次代EL開(kāi)頭標(biāo)志。并通過(guò)試驗(yàn)證明白EL用于電視畫(huà)面顯示的可能性。在此期間，彩電及計(jì)算機(jī)快速普及，人們希望在CRT的根底上，開(kāi)發(fā)薄型、輕量、高畫(huà)面質(zhì)量、大顯示容量的平板型電子顯示器。正是在這種背景下，ELD成為熱門(mén)題目之一，并與LCD，PDP及LED等一起被列入爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。5第四章電致發(fā)光顯示器1983年，日本開(kāi)頭薄膜ELD批量生產(chǎn)。目前橙紅色發(fā)光的ELD可由夏普〔日〕、PlanerSystem〔美〕及Lohja〔芬蘭〕〔1991年與PlanerSystem合并，組成PlanerInternational〕等公司供給。近年來(lái)ELD的爭(zhēng)論更集中于全彩色顯示及更大容量的顯示等方面。正從材料的角度進(jìn)展?fàn)幷揈LD，所涉及的范圍越來(lái)越廣。6EL的分類EL從構(gòu)造上分分散型和薄膜型，從驅(qū)動(dòng)方式上分溝通驅(qū)動(dòng)型和直流驅(qū)動(dòng)型。因此可以組合出四種EL元件類型。其中已經(jīng)到達(dá)有用化的有薄膜型溝通EL和分散型溝通EL。如以下圖。第四章電致發(fā)光顯示器7EL元件的分類及特征第四章電致發(fā)光顯示器84.1.3ELD的特征與其他電子顯示元件比，有下述優(yōu)點(diǎn)：圖像顯示質(zhì)量高。自發(fā)光型，具有顯示精度高，精細(xì)嚴(yán)峻，對(duì)眼睛的刺激小等優(yōu)點(diǎn)。特殊由于是自發(fā)光型，視角大，對(duì)于顯示精細(xì)度要求高的漢字顯示特別有利。受溫度變化的影響小。EL的發(fā)光閾值打算于隧道效應(yīng)，因此對(duì)溫度變化不敏感。這在溫度變化猛烈的車輛等中的應(yīng)用有明顯優(yōu)勢(shì)。第四章電致發(fā)光顯示器是目前唯一的全固體顯示元件。耐沖擊振動(dòng)好，適合坦克、裝甲車等軍事應(yīng)用。小功耗，薄型，質(zhì)輕。一般厚≤25mm,重約500g。由于上述特點(diǎn)，可在很多領(lǐng)域應(yīng)用。9分散型溝通電致發(fā)光熒光體粉末母體材料為ZnS,添加作為發(fā)光中心的活化劑和共活化劑的Cu，CI，I及Mn原子等，因此可得到不同的發(fā)光色。4.2.1分散型溝通電致發(fā)光起源于Sylvania公司，是第一代EL代表構(gòu)造形式，目前廣泛用于液晶顯示的背景光源。10機(jī)理：在ZnS顆粒內(nèi)沿線缺陷會(huì)有Cu析出，形成電導(dǎo)率較大的CuxS，CuxS與ZnS形成異質(zhì)結(jié)。由此可以認(rèn)為其形成電導(dǎo)率極高的P型或金屬電導(dǎo)態(tài)。圖(b)表示這種狀態(tài)的能帶圖。當(dāng)施加電壓時(shí)，在上述CuxS/ZnS界面上會(huì)產(chǎn)生高于平均場(chǎng)強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。在這種高場(chǎng)強(qiáng)的作用下，位于界面能級(jí)的電子會(huì)通過(guò)隧道效應(yīng)向ZnS內(nèi)注入，與發(fā)光中心捕獲的孔穴發(fā)生復(fù)合，產(chǎn)生發(fā)光。當(dāng)發(fā)光中心為Mn時(shí)，如上所述發(fā)生的電子與這些發(fā)光中心碰撞使其激發(fā)，引起EL發(fā)光。分散型溝通電致發(fā)光發(fā)光機(jī)制可用右圖的Fischer模型來(lái)解釋。由于ZnS熒光體粒徑為5～30μm，通常在一個(gè)ZnS顆粒中會(huì)存在點(diǎn)缺陷及線缺陷。電場(chǎng)在ZnS內(nèi)非均勻分布，所以發(fā)光狀態(tài)也不一樣。當(dāng)觀看一個(gè)ZnS顆粒時(shí)，如圖〔a〕所示，發(fā)光先從假設(shè)干孤立點(diǎn)開(kāi)頭，隨著電場(chǎng)增加，兩點(diǎn)的發(fā)光漸漸延長(zhǎng)，相互靠近，匯成彗星狀的發(fā)光。11分散型溝通電致發(fā)光發(fā)光色通過(guò)活化劑和共活化劑的組合可以在藍(lán)色到黃色之間的范圍內(nèi)變化。在ZnS：Cu，Cl系中，通過(guò)調(diào)整Cl的含量，可以獲得從藍(lán)色(～460nm)到綠色(510nm)的發(fā)光。這種發(fā)光是由于以Cu為受主，Cl為施主的I)D-A對(duì)之間的復(fù)合遷移而產(chǎn)生的。此外，由ZnS：Cu，Al系可得到綠色，由ZnS：Cu，Cl，Mn系可得到黃色發(fā)光等。12分散型溝通電致發(fā)光上述分散型溝通EL元件的最大問(wèn)題是穩(wěn)定性差(壽命短)。固然，穩(wěn)定性與使用環(huán)境和驅(qū)動(dòng)條件相關(guān)。對(duì)于環(huán)境來(lái)說(shuō)，此元件的耐濕度性很弱，需要鈍化愛(ài)護(hù)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)條件來(lái)說(shuō)，當(dāng)電壓肯定時(shí)，隨工作時(shí)間加長(zhǎng)，其發(fā)光亮度下降，尤其是驅(qū)動(dòng)周波數(shù)高時(shí)，在高輝度下工作會(huì)更快地劣化?？啥x亮度降到初期值一半的時(shí)間為壽命，又稱為半衰期第一代EL的開(kāi)發(fā)初期，其壽命最長(zhǎng)為100h。最近，隨著熒光體粉末材料處理?xiàng)l件的改善，為防濕，承受了樹(shù)脂模注入以及改進(jìn)驅(qū)動(dòng)條件等措施，在驅(qū)動(dòng)參數(shù)為200V，400Hz條件下，其壽命已能到達(dá)2500h。13分散型直流電致發(fā)光在玻璃基板上形成透亮電極，將ZnS：Cu，Mn熒光體粉末與少量粘結(jié)劑的混合物在其上均勻涂布，厚度為30～50m。由于是直流驅(qū)動(dòng)，應(yīng)中選擇具有導(dǎo)電性的熒光體層，為此選用粒徑為0.5~1m的比較細(xì)的熒光體粉末。將ZnS熒光體浸在Cu2SO4溶液中進(jìn)展熱處理，使其外表產(chǎn)生具有電導(dǎo)性的CuxS層。這種工藝稱為包銅處理。最終再蒸鍍Al，形成反面電極，從而得到EL元件。14分散型直流EL元件制成之后，先不使其立刻發(fā)光，而是在透亮電極一側(cè)接電源正極，Al反面電極一側(cè)接負(fù)極，在肯定的電壓作用下，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間放置后，再讓其正式發(fā)光。在這肯定形化(forming)處理過(guò)程中，Cu2+離子會(huì)從透亮電極四周的熒光體粒子向Al電極一側(cè)遷移。結(jié)果，如圖4-6(a)所示，在透亮電極一側(cè)會(huì)消失沒(méi)有CuxS包覆的、電阻率高的ZnS層(脫銅層)。這樣，外加電壓的大局部會(huì)作用在脫銅層上，在該層中形成106V／cm的強(qiáng)電場(chǎng)。如圖4-6(b)所示，在此強(qiáng)電場(chǎng)作用下，會(huì)使電子注入到ZnS層中，經(jīng)加速，成為發(fā)光中心。例如，直接碰撞Mn2+會(huì)引起其激發(fā)，引發(fā)EL發(fā)光。關(guān)于發(fā)光色，在ZnS：Mn，Cu系中，由錳離子可獲得橙黃色光。SrS：Ce，Cl系發(fā)藍(lán)光，CaS：Ce，Cl系發(fā)綠光，CaS：Eu，Cl系發(fā)紅光。但發(fā)光效率都不高。15薄膜型溝通電致發(fā)光1974年高輝度、長(zhǎng)壽命的薄膜溝通型EL元件被制成，該元件是將發(fā)光層薄膜夾于兩層絕緣膜之間組成三明治構(gòu)造。此后，人們又對(duì)這種形式的EL元件進(jìn)展了廣泛的爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)。目前已將其投入商品市場(chǎng)。其根本構(gòu)造如圖4-8所示，在玻璃基板上依次積層透亮電極(ITO)、第一絕緣層、發(fā)光層、其次絕緣層、反面電極(A1)等。發(fā)光層厚0.5～1m，絕緣層厚0.3～0.5m。全膜厚只有2m左右，是特別薄的。在EL元件電極間施加200V左右的電壓，可獲得EL發(fā)光。由于發(fā)光層夾在兩絕緣層之間，可防止元件的絕緣被破壞，故在發(fā)光層中可以形成穩(wěn)定的106V／cm以上的強(qiáng)電場(chǎng)。而且，由于致密的絕緣膜愛(ài)護(hù)，可防止雜質(zhì)及濕氣對(duì)發(fā)光層的損害。16薄膜型溝通電致發(fā)光

ZnS：Mn系的發(fā)光機(jī)制，可按圖4-9所示的碰撞激發(fā)來(lái)解釋。即，當(dāng)施加的電壓大于閾值電壓Vth時(shí)，由于隧道效應(yīng)，從絕緣層與發(fā)光層問(wèn)的界面能級(jí)飛出的電子，被106V／cm的強(qiáng)電場(chǎng)加速，使其熱電子化，并碰撞激發(fā)Mn等發(fā)光中心。被激發(fā)的內(nèi)殼層電子從激發(fā)能級(jí)向原始能級(jí)返回時(shí)，產(chǎn)生EL發(fā)光。激發(fā)發(fā)光中心的熱電子，在發(fā)光層與絕緣層的界面停頓移動(dòng)，產(chǎn)生極化作用。這種極化電場(chǎng)與外加電場(chǎng)相重疊，在溝通驅(qū)動(dòng)施加反極性脈沖電壓時(shí)，會(huì)使發(fā)光層中的電場(chǎng)強(qiáng)度增加。17薄膜型溝通電致發(fā)光關(guān)于兩層絕緣膜構(gòu)造的ZnS：Mn的穩(wěn)定性，制成之后在開(kāi)頭工作的一段時(shí)間內(nèi)，輝度-電壓特性會(huì)發(fā)生變化，此后便會(huì)漸漸到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。這并非性能的劣化，而是制作過(guò)程中導(dǎo)入的各種變形、不穩(wěn)定因素及電荷分布的不均勻性等漸漸趨向穩(wěn)定的過(guò)程，該過(guò)程又稱作老化。老化充分的元件，其性能極為穩(wěn)定，工作20230h以上，未覺(jué)察輝度明顯降低。18元件的構(gòu)造很簡(jiǎn)潔，在薄膜發(fā)光層的兩側(cè)直接形成電極即可。迄今為止，已試做過(guò)各種各樣的元件，但由于其穩(wěn)定性不能解決，所以至今未到達(dá)有用化，元件的發(fā)光機(jī)制為碰撞激發(fā)型，需要105~106V/cm的強(qiáng)電場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。由于沒(méi)有絕緣膜愛(ài)護(hù)，很難保證不發(fā)生絕緣破壞，因此難以穩(wěn)定地維持電場(chǎng)。從而需要導(dǎo)入限制電流層。最近，通過(guò)將MnO2粉末電阻體夾在發(fā)光層與反面電極之間，制成了穩(wěn)定的ZnS：Mn系EL元件，這稱為直流薄膜-粉末混成型EL元件，其發(fā)光效率可達(dá)0.8lm／W，壽命可達(dá)20000h以上。薄膜型直流電致發(fā)光19有機(jī)薄膜電致發(fā)光以上爭(zhēng)論的EL元件的發(fā)光層等都是由無(wú)機(jī)材料做成的，最近已經(jīng)制成以有機(jī)薄膜為發(fā)光層及空穴輸送層的注入型薄膜EL元件。圖4-12表示這種元件的構(gòu)造及所使用材料的分子構(gòu)造。發(fā)光層由鋁喹啉絡(luò)合物(Alq3)形成，空穴輸送層由二胺系化合物真空蒸鍍形成，將二者夾在IT0電極與MgAg電極之間便構(gòu)成EL元件。發(fā)光色為綠色。假設(shè)施加10V左右的直流脈沖電壓，其輝度可達(dá)1000cd／m2以上，發(fā)光效率可達(dá)1.5lm／w。20此后，又覺(jué)察了發(fā)光層與電子輸送層相分別從而具有三層構(gòu)造的有機(jī)薄膜EL元件。電子輸送層承受而萘嵌苯，空穴輸送承受二胺系化合物，從而提高了載流子的輸送功能以及從電極向載流子的注入效應(yīng)，這種元件的有機(jī)材料的熒光本身即是其發(fā)光色。因此可通過(guò)材料化學(xué)構(gòu)造的變化很便利地選擇發(fā)光色，如下圖，從而獲得從藍(lán)色到紅色的EL發(fā)光。關(guān)于有機(jī)電致發(fā)光顯示器，4.5節(jié)還要特地爭(zhēng)論。有機(jī)薄膜電致發(fā)光214.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料4.3.1發(fā)光層材料對(duì)于薄膜型EL元件發(fā)光層材料所要求的條件主要有：1.添加適宜的發(fā)光中心以獲得可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)光；2.能承受激發(fā)所需的106V/cm左右的強(qiáng)電場(chǎng)。因此，EL母體材料，一般承受添加有適宜的發(fā)光中心的能隙比較寬的半導(dǎo)體材料。目前已經(jīng)有用化的有ZnS。一些母體材料的物性常數(shù)如表4－1所示。224.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料23另外，發(fā)光中心主要承受屬于定域能級(jí)型的元素，除Mn外，還有Tb，Sm，Tm，Eu，Ce等稀土元素。通過(guò)這些元素4f殼層內(nèi)的躍遷或4f－5d間的躍遷，可獲得各種不同的發(fā)光色。不過(guò)，稀土離子與Mn2+不同，前者的價(jià)數(shù)及離子半徑都與Zn2+有較大差異，假設(shè)將其以單體的形式添加在Zn膜中，置換Zn的位置，很難做到使其均勻分布。此時(shí)需要同時(shí)添加電荷補(bǔ)償離子，或者以中性分子中心的形式來(lái)?yè)诫s。在發(fā)光中心材料中，多承受氟化物及硫化物作為電荷補(bǔ)償離子.4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料24以ZnS作為母體的彩色EL元件的發(fā)光譜如下圖。圖(a)為ZnS：Mn的發(fā)光譜，由于Mn2+離子的3d5內(nèi)殼層電子的d-d制止躍遷，從而顯示出具有寬峰的橙黃色〔585nm〕譜。這種元件的輝度及發(fā)光效率，在目前所得到的EL元件中是最好的。其寬峰的長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)含有紅色成份，假設(shè)承受紅顏色色濾光片，可獲得高輝度的紅色發(fā)光。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料25另一方面，幾乎全部稀土離子在ZnS中都會(huì)顯示出EL發(fā)光。稀土元素的發(fā)光中心通常為3價(jià)的，為了電荷補(bǔ)償，需要將其以稀土氟化物〔ReF3，Re為稀土離子〕的形式在ZnS母體中添加。但最近的爭(zhēng)論說(shuō)明，氟不是以F3的形式，而是以F的形式存在，輝度和發(fā)光效率都更高，因此應(yīng)將發(fā)光中心記做Re，F(xiàn)。此元件的發(fā)光是基于稀土離子固有的4f內(nèi)殼層電子的躍遷。為了得到三原色EL發(fā)光，如上圖〔b〕所示，可選用ZnS：Sm，F(xiàn)〔發(fā)紅色光〕，ZnS：Tb，F(xiàn)〔發(fā)綠色光〕，ZnS：Tm，F(xiàn)〔發(fā)藍(lán)色光〕。這些EL元件得到的輝度和發(fā)光效率如下表所示。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料264.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料27隨著近年來(lái)薄膜技術(shù)的進(jìn)步，堿土金屬硫化物〔CaS，SrS〕作為高輝度藍(lán)色、紅色發(fā)光的薄膜EL的母體材料正受到廣泛的關(guān)注。在CaS，SrS中添加稀土離子發(fā)光中心，可以獲得顯示三原色的EL材料，其發(fā)光的譜線如下圖，輝度見(jiàn)上表。特殊是SrS：Ce，顯示藍(lán)綠發(fā)光，通過(guò)附加藍(lán)色濾光器可獲得高輝度藍(lán)色發(fā)光。EL發(fā)光，如下圖，是基于Eu2+，Ce3+的f－d容許躍遷，因此受到母體材料的猛烈影響。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料28最近證明，CRT用熒光體三元系硫鎵化物可以實(shí)現(xiàn)薄膜化，再摻入Ce的薄膜EL元件可獲得高輝度的藍(lán)色發(fā)光。且不要濾光器。綜上所述，實(shí)現(xiàn)薄膜EL元件的彩色顯示，必需考慮輝度和色調(diào)。對(duì)于紅色宜承受CaS：Eu，ZnS：Sm，F(xiàn)，附加彩色濾光器的ZnS：Mn；對(duì)于綠色宜承受ZnS：Tb，F(xiàn)；對(duì)于藍(lán)色宜承受CaGa2S：Ce或附加彩色濾光器的SrS：Ce等。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料29分散型溝通EL的發(fā)光層材料，主要承受與薄膜型一樣的ZnS。通過(guò)選擇適宜的發(fā)光中心，可獲得可見(jiàn)光區(qū)域的各種發(fā)光。圖4.17所示。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料30分散型直流EL的發(fā)光如圖4.18所示。ZnS:Mn,Cu于薄膜EL的狀況一樣，由于Mn2+而顯示黃橙色發(fā)光。添加3價(jià)稀土離子的狀況也與薄膜EL一樣，顯示稀土離子所特有的顏色光。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料314.3.2絕緣層材料EL元件中絕緣膜的主要作用是愛(ài)護(hù)其電氣絕緣免受破壞。要求的條件主要包括：絕緣耐壓〔使絕緣破壞的電場(chǎng)強(qiáng)度〕高，針孔等缺陷少，Tanδ小，與發(fā)光層等的附著堅(jiān)固。假設(shè)為非晶態(tài)時(shí)，構(gòu)造要致密，而且介電常數(shù)要大等?？捎糜贓L的絕緣膜材料分兩大類：非晶態(tài)氧化物或氮化物〔Y2O3，Al2O3，Ta2O5，SiO2,Si3N4等〕另一類為鐵電體〔BaTiO3，PbTiO3等〕第一類絕緣破壞的場(chǎng)強(qiáng)高但介電常數(shù)低，其次類相反。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料32EL元件必要的特性之一，是絕緣破壞的場(chǎng)強(qiáng)〔EBD〕與介電常數(shù)〔0r〕的乘積，并以此作為選擇絕緣膜的指標(biāo)。稱為絕緣層薄膜的性能指數(shù)〔figureofmerit〕。如下圖。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料33絕緣膜性質(zhì)的一個(gè)重要方面是EL元件的絕緣破壞后絕緣膜的形態(tài)。其中一種形態(tài)是當(dāng)一次破壞后，由破壞點(diǎn)的四周開(kāi)頭連續(xù)產(chǎn)生新的破壞，稱為傳播型模式。另一種形態(tài)是一點(diǎn)的破壞并不擴(kuò)展，僅局限在原來(lái)的范圍內(nèi)，稱為開(kāi)放模式或自修模式。前者不宜做EL元件的絕緣膜。使兩種絕緣膜復(fù)合，可獲得綜合性能優(yōu)良的絕緣膜。其理由是，成份及晶體構(gòu)造不同的膜層相重疊，可以阻擋針孔及其他局部缺陷的生長(zhǎng)。二者相互補(bǔ)充，從而形成更為致密的絕緣膜。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料344.3.3電極材料EL元件夾在上下兩塊電極之間，其中必需有一塊透亮的。透亮電極目前根本上都承受ITO〔indiumtinoxide〕。但隨著EL元件的大型化，透亮電極的布線電阻不能無(wú)視，而且從發(fā)熱、維持驅(qū)動(dòng)波形穩(wěn)定的角度考慮，都希望降低電阻。除ITO外，，ZnO等也引起人們的注目。反面電極使用Al。選擇電極材料及形成方法時(shí)，還要考慮元件的破壞模式以及與水的反響性等。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料354.3.4基板材料基板材料一般承受玻璃〔Corning公司的7059，7740，0211；HOYA公司的NA40；旭硝子公司的AN等〕。其最重要的特性是：在可見(jiàn)光區(qū)域要透亮，熱膨脹系數(shù)應(yīng)當(dāng)與積層材料盡量全都。而且，除具有優(yōu)良的外表平滑性之外，由于EL的退火溫度一般在500℃~600℃，因此玻璃基板要能承受這一高溫。另外，為確保元件的長(zhǎng)期牢靠性，要求其中的堿金屬離子含量要盡量低。Corning公司的7059，HOYA公司制的NA40，旭硝子公司制的AN等的鋁硅酸鹽系玻璃均已在有用的EL元件中使用。4.3電致發(fā)光元件的各種構(gòu)成材料364.4.1發(fā)光層的形成方法主要針對(duì)應(yīng)用最多的ZnS:Mn薄膜EL元件發(fā)光層的形成技術(shù)加以介紹。其形成技術(shù)主要分為：電子束蒸發(fā)〔EB〕物理氣相沉積〔PVD〕多源蒸發(fā)〔MSD〕濺射鍍膜

原子層外延〔ALE〕化學(xué)氣相沉積〔CVD〕有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積〔MOCVD〕氫化物輸送減壓CVD〔HT-CVD〕目前制品化的EL中，多用EB蒸鍍和ALE制作4.4電致發(fā)光元件各功能層的形成方法37EB蒸鍍這種方法掌握性、重復(fù)性均優(yōu)良。可使鍍料的局部位置到達(dá)高溫，能使顆粒中預(yù)先摻入的發(fā)光中心同時(shí)蒸發(fā)，而且可以對(duì)發(fā)光中心的濃度進(jìn)展掌握。濺射濺射，特殊是磁控濺射鍍膜沉積速率大，便于連續(xù)化生產(chǎn)。而且，承受這種方法，發(fā)光中心在膜層中的分布均勻，因此在以稀土元素為發(fā)光中心的彩色EL的制作中多為承受。發(fā)綠光的ZnS:Tb，F(xiàn)，用濺射鍍膜法來(lái)制作的發(fā)光層，其發(fā)光可到達(dá)最高灰度。但是由于難以解決濺射氣體及真空室中殘留的氣體混入膜層中等問(wèn)題，時(shí)至今日，這種方法仍未到達(dá)有用化。4.4.1發(fā)光層的形成方法38MSD分別設(shè)置Zn，S，Mn蒸發(fā)源，通過(guò)加熱溫度及擋板等的調(diào)整和掌握，在嚴(yán)格掌握膜層中成份比率的條件下，使膜層晶體生長(zhǎng)。由這種方法形成的ZnS：Mn薄膜質(zhì)量很好，其中根本上不存在不發(fā)光的所謂死層(deadlayer).4.4.1發(fā)光層的形成方法39ALE由芬蘭的Lohja公司開(kāi)發(fā)，是在超高真空中，使原子在基板外表一層一層挨次生長(zhǎng)的單原子生長(zhǎng)法。由于其具有自掌握功能，可外延生長(zhǎng)，因此可得到高質(zhì)量的ZnS：Mn薄膜。但其生長(zhǎng)速度很慢。如下圖。＋ZnS＋2HCl承受此法，從生長(zhǎng)初期就可獲得大晶粒度的發(fā)光層4.4.1發(fā)光層的形成方法40MOCVD可在非平衡系中形成薄膜。因此，在特殊重視化學(xué)計(jì)量比的III－V族化合物半導(dǎo)體中廣泛承受，從理論上說(shuō)對(duì)II－IV族化合物半導(dǎo)體也是很有效的。對(duì)于生長(zhǎng)ZnS：Mn薄膜來(lái)說(shuō)，Zn的來(lái)源是二甲基鋅〔DMZ〕，S的來(lái)源是或二甲基硫〔DES〕,Mn的來(lái)源是三羧酸甲基環(huán)戊烷錳〔TCM〕。得到的ZnS薄膜具有柱狀多晶構(gòu)造，問(wèn)題是不簡(jiǎn)潔得到各種有機(jī)金屬原料，且產(chǎn)生有毒氣體。4.4.1發(fā)光層的形成方法41HT-CVD通過(guò)鹵族氣體的流量調(diào)整很簡(jiǎn)潔掌握高濃度Mn的摻雜，從而進(jìn)展ZnS：Mn膜的外延生長(zhǎng)。而且，由于實(shí)行使整個(gè)反響爐加熱的熱壁方式，在減壓下，原理上講比較簡(jiǎn)潔獲得大面積膜層。此法適合于大批量生產(chǎn)的較為抱負(fù)的薄膜形成方法。4.4.1發(fā)光層的形成方法42絕緣膜的制作方法隨時(shí)代不斷變化，過(guò)去多承受EB蒸發(fā)、濺射鍍膜等。EB蒸發(fā)：承受點(diǎn)源蒸發(fā)材料及蒸發(fā)源的制作都不難，是制作絕緣膜的主要方法之一。但此法往往造成缺氧，有損于膜層的絕緣特性。濺射鍍膜：承受大面積源，簡(jiǎn)潔大面積成膜。對(duì)高熔點(diǎn)鍍料也能成膜，特殊是能進(jìn)展反響濺射。這樣不僅對(duì)氧化物，對(duì)氮化物也能成膜。便于連續(xù)化生產(chǎn)，是主要成膜方式。CVD法目前正受到注目。絕緣膜的形成方法43用做透亮電極的ITO膜的形成方法很多，如EB蒸發(fā)、電阻加熱蒸發(fā)、濺射鍍膜等物理方法，涂噴法、CVD等化學(xué)方法等。目前，濺射鍍膜法，特殊是磁控濺射用得最多。承受這種方法時(shí)，為了穩(wěn)定地制取優(yōu)良的ITO膜，要竭力削減殘留氣體〔特殊時(shí)水蒸汽〕，與此同時(shí)，準(zhǔn)確掌握氧的流量也特別重要。

4.4.3電極的形成方法444.5.1有機(jī)ELD的優(yōu)點(diǎn)及進(jìn)展概況有機(jī)薄膜電致發(fā)光(OEL)材料能供給真正的像紙一樣薄的顯示器，OEL顯示器又輕又薄，低功耗，廣視角，響應(yīng)速度快(亞微秒)，易實(shí)現(xiàn)全彩色大面積顯示。OEL顯示器構(gòu)造簡(jiǎn)潔，總厚度不到1m，特殊是可承受與集成電路相匹配的直流低電壓驅(qū)動(dòng)，只要在兩個(gè)電極之間加上5～10V的電壓就可以產(chǎn)生電場(chǎng)效應(yīng)而發(fā)光。OEL器件與無(wú)機(jī)EL器件相比，還具有多顏色性，易處理，可加工成不同的外形，機(jī)械性能良好及本錢低廉等優(yōu)點(diǎn)。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器45目前OEL已成為國(guó)際上的一個(gè)爭(zhēng)論熱點(diǎn)。順便指出，OELD是一種低場(chǎng)電致發(fā)光器件，器件中具有P-N結(jié)構(gòu)造，其工作模式與無(wú)機(jī)LED相像，屬于電流器件，為注入型EL，故國(guó)外最近改稱其為OLED。本書(shū)仍按OEL爭(zhēng)論。有機(jī)OELD與無(wú)機(jī)ELD都具有視角大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)二者用于大信息量的彩色顯示時(shí)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，表4-3是二者的比較。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器46有機(jī)OELD和無(wú)機(jī)ELD的比較4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器47由表4-3可以看出：有機(jī)電致發(fā)光顯示器件承受的是低溫沉積工藝，從理論上講，可以降低本錢；對(duì)無(wú)機(jī)溝通ELD而言，驅(qū)動(dòng)電路需要很高的電壓，而電致發(fā)光本身需要的卻是低電流，這是其主要缺點(diǎn)。而OELD使用的是恒流驅(qū)動(dòng)，因此電極中電阻損失較?。粺o(wú)機(jī)電致發(fā)光和有機(jī)電致發(fā)光都需要用廣譜發(fā)光材料，無(wú)機(jī)電致發(fā)光需要用濾色器，有機(jī)電致發(fā)光需要用變色介質(zhì)層(CCM)，這樣才能保證良好的色純度；OELD的半衰期壽命長(zhǎng)達(dá)10000h，為避開(kāi)其在高信息容量顯示中產(chǎn)生潛像，對(duì)穩(wěn)定性的要求相當(dāng)嚴(yán)格。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器48有機(jī)EL的起源可以追溯至1963年，Pope等人以蒽單晶外加直流電壓而使其發(fā)光，但因當(dāng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓高(100V)且發(fā)光亮度和效率都比較低，并沒(méi)有引起太多的重視。直到1987年，美國(guó)Kodak公司的Tang等人以8-羥基喹啉鋁()為發(fā)光材料，把載流子傳輸層引入有機(jī)EL器件，并承受超薄膜技術(shù)和低功函數(shù)堿金屬作注入電極，得到直流驅(qū)動(dòng)電壓低(<10V)、發(fā)光亮度高(>1000cd／m2)和效率高(1.5lm／W)的器件以后，才重新引起了人們對(duì)有機(jī)EL的極大興趣。1990年，英國(guó)Burroughes等人以聚對(duì)苯撐乙烯(PPV)為發(fā)光層材料，制成了聚合物EL器件，將有機(jī)EL的爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)推廣到大分子聚合物領(lǐng)域。在過(guò)去十幾年里，有機(jī)EL作為一種新的顯示技術(shù)已得到長(zhǎng)足的進(jìn)展。日本先鋒公司于1997年已將用于汽車的低信息容量的有機(jī)ELD投放市場(chǎng)。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器49

最近幾年，進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)界及工業(yè)界爭(zhēng)論小組日益增多。努力開(kāi)發(fā)和爭(zhēng)論物理性能優(yōu)良的有機(jī)材料，探究新的制膜工藝，改進(jìn)器件構(gòu)造，進(jìn)展有機(jī)EL顯示技術(shù)，爭(zhēng)論相關(guān)的發(fā)光機(jī)理等將是這一爭(zhēng)論工作的主要目標(biāo)。試驗(yàn)室的有機(jī)發(fā)光材料的爭(zhēng)論成果令人興奮，例如小分子有機(jī)發(fā)光二極管的紅、綠、藍(lán)三種顏色的發(fā)光亮度已經(jīng)到達(dá)31lm／W，英國(guó)SouthBank大學(xué)的ELAM-T公司甚至宣稱他們研制的稀土有機(jī)發(fā)光材料的效率已經(jīng)超過(guò)70lm／W。目前有機(jī)EL的爭(zhēng)論重點(diǎn)是，研制高穩(wěn)定性的RGB三色和白色器件以向有用化前進(jìn)，并在此根底上，爭(zhēng)論用于動(dòng)態(tài)顯示的矩陣屏及實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量動(dòng)態(tài)顯示的驅(qū)動(dòng)電路。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器504.5.2有機(jī)ELD的構(gòu)造及工作原理高效有機(jī)ELD器件通常有一個(gè)根本的兩層構(gòu)造，如圖4-21(a)所示?？昭▊鬏攲优c電子傳輸層之間能級(jí)不匹配，在其界面處產(chǎn)生勢(shì)壘?？昭ê碗娮蛹性诮缑嫣?，并在此處復(fù)合的幾率最大。假設(shè)在空穴傳輸層和電子傳輸層之間的界面處引入起熒光中心作用的物質(zhì)，可以對(duì)發(fā)光中心進(jìn)展有序的優(yōu)化，如此，可在電子傳輸層和空穴傳輸層之間形成一層很薄的發(fā)光層，見(jiàn)圖4-21(b)。這種構(gòu)造在調(diào)整電致發(fā)光的顏色方面特殊有效。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器51有機(jī)ELD器件的典型構(gòu)造如圖4-21(c)所示，在透亮電極(ITO膜，陽(yáng)極)上，由有機(jī)空穴傳輸層HTL、有機(jī)發(fā)光層EMI、有機(jī)電子傳輸層ETL及金屬背電極(陰極)等組成。當(dāng)在器件的兩端加上正向直流電壓時(shí)(ITO為正，背電極接負(fù))，即可發(fā)光。通過(guò)選擇不同的發(fā)光材料或摻雜的方法，就可以得到不同顏色的光。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器524.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器53有機(jī)薄膜EL器件的發(fā)光過(guò)程由以下四個(gè)步驟完成：載流子的注入：電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入夾在電極間的有機(jī)功能薄膜層；載流子的遷移：載流子分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移；激子的形成和集中：電子和空穴在發(fā)光層中相遇、形成激子，激子復(fù)合并將能量傳遞給發(fā)光材料，使其從基態(tài)能級(jí)躍遷為激發(fā)態(tài)；發(fā)光：激發(fā)態(tài)能量通過(guò)輻射弛豫過(guò)程而產(chǎn)生光子，釋放出光能。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器544.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器GlassorPETsubstrateITOETLHTL+_+_++++++_______+CathodeAnode55有機(jī)薄膜EL器件的驅(qū)動(dòng)方式：直流驅(qū)動(dòng)：在正向直流驅(qū)動(dòng)時(shí)，空穴和電子的傳輸方向是固定不變的，其中未參與復(fù)合的多余空穴(或電子)，或者積存在HTL／EML(或EML／ETL)界面，或者越過(guò)勢(shì)壘流人電極。溝通驅(qū)動(dòng)：在溝通驅(qū)動(dòng)時(shí)，正半周的發(fā)光機(jī)制與正向直流驅(qū)動(dòng)完全一樣，但是溝通驅(qū)動(dòng)的負(fù)半周卻起著特別重要的作用。即在正半周電壓過(guò)后，HTL／EML(或EML／ETL)界面處積存了未復(fù)合的多余空穴(或電子)。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器56當(dāng)負(fù)半周電壓來(lái)到時(shí)，這些多余的空穴和電子轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)方向，朝著相反的方向運(yùn)動(dòng)，相對(duì)地消耗了這些多余的電子和空穴，從而減弱了由正半周的多余載流子在器件內(nèi)部形成的內(nèi)建電場(chǎng)。另外，負(fù)半周的反向偏壓處理可以“燒斷”某些局部導(dǎo)通的微觀小通道“細(xì)絲”，這種細(xì)絲實(shí)際上是由某種“針孔”引起的。針孔的消退對(duì)于延長(zhǎng)器件的使用壽命是相當(dāng)重要的。由此可見(jiàn)，溝通驅(qū)動(dòng)更適合于有機(jī)EL器件的發(fā)光機(jī)制。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器57表4-4給出有機(jī)ELD器件中所用有機(jī)材料的分子構(gòu)造。其中，CuPc層為提高亮度效率和器件穩(wěn)定性的緩沖層，TPD、NPB為空穴注入層，為電子傳輸層或兼發(fā)光層，DCJTB、DPVBi、Perylene和QA(Quinacridone)為使器件產(chǎn)生不同顏色光的摻雜劑。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器58矩陣顯示屏承受以下工藝制成：在ITO導(dǎo)電玻璃上，光刻成X方向的條狀電極，其線寬0.4mm、線間距0.1mm；在ITO電極上，蒸發(fā)上CuPc、TPD，然后用雙源蒸發(fā)Alq及摻雜劑；最終制備Y方向的金屬條狀電極，其線寬與線間距與X方向一樣；器件經(jīng)封裝后得到。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器59國(guó)外已經(jīng)報(bào)道了用亞芳基連苯乙烯的衍生物作為發(fā)光材料的有機(jī)電致發(fā)光顯示器。這種器件在藍(lán)光區(qū)域的光效可提高到2lm／W左右，其緣由就是在發(fā)光層中摻人了熒光性雜質(zhì)。該器件的外部量子效率很高，達(dá)2.4％。后來(lái)改進(jìn)了摻雜劑后，在恒流驅(qū)動(dòng)下，有機(jī)電致發(fā)光顯示器件的光效可高達(dá)6lm／W，壽命達(dá)10000h，起始亮度達(dá)l00cd／。優(yōu)化選擇DSA胺、空穴注入層和陰極材料后，陰極效率大為提高；在脈沖電壓驅(qū)動(dòng)下，改進(jìn)后的藍(lán)色有機(jī)電致發(fā)光器件的亮度也明顯提高。例如，在19V的脈沖電壓作用下，每脈沖相對(duì)亮度L，的值大約為5×cd／，高于以前報(bào)道的值。這歸因于所注入的載流子的優(yōu)良性能。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器604.5.4RGB多色有機(jī)ELD有機(jī)EL與無(wú)機(jī)EL相比，比較簡(jiǎn)潔解決藍(lán)色發(fā)光問(wèn)題，從而更簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的方式主要有三種：RGB三色各點(diǎn)分別承受三色發(fā)光材料獨(dú)立發(fā)光；將藍(lán)色顯示作為色變換層，使其一局部轉(zhuǎn)變成紅色和綠色，從而形成RGB三色；使用白色有機(jī)EL為背光，承受類似LCD所用的彩色濾光片，來(lái)到達(dá)全彩色的效果。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器614.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器62一般狀況下，RGB多色有機(jī)電致發(fā)光顯示含有紅、綠、藍(lán)三種次級(jí)像素。其制作工藝過(guò)程如下：首先，在玻璃基板上印刷有機(jī)熒光介質(zhì)層，形成紅、綠兩種次級(jí)像素，為改善藍(lán)色次級(jí)像素的純度，在藍(lán)色像素前加一藍(lán)色濾光器。然后在基板上制作愛(ài)護(hù)層，再在愛(ài)護(hù)層上制作用作陽(yáng)極的ITO膜，最終再進(jìn)展光刻。按上述步驟，在ITO膜上制作藍(lán)色電致發(fā)光器件。Mg：Ag陰極由掩模工藝制作。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器63有機(jī)ELD的像素是毫米級(jí)的。為了使像素小于幾百納米，需要改進(jìn)工藝以制取更精細(xì)的顏色變換層及陰極等。利用最新的微圖案成形工藝，可以制造出尺寸微細(xì)的顏色變換層，其大小僅為80m×250m。對(duì)于綠色像素，可利用感光性高分子聚合物(含綠光放射材料)和光刻工藝制成圖案。對(duì)于紅色顏色變換點(diǎn)陣，可通過(guò)感光樹(shù)脂掩模，對(duì)含有紅色發(fā)光染料的透亮樹(shù)脂層進(jìn)展光刻。利用上述方法制作的顏色變換層條帶的相互間距為300nm，次級(jí)像素的尺寸為300m×800m。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器64條狀電極隔離層的寬度為30m，陰極節(jié)距為330m。試驗(yàn)證明，條狀電極隔離層對(duì)陰極確實(shí)起電氣絕緣的作用。這一工藝與高聚物發(fā)光二極管陰極的浮脫工藝相像。圖4-23為制作陰極的工藝流程。首先在玻璃基板上的ITO膜上用旋涂法涂布光刻膠(圖(a))，然后通過(guò)光刻工藝形成與ITO膜垂直的條狀電極隔離層(圖(b))，最終在基板上制作有機(jī)層和陰極(圖(c))。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器654.5.5有機(jī)ELD器件的新進(jìn)展先鋒公司的爭(zhēng)論人員在8-羥基喹啉鋁溶液中摻入喹吖啶，得到了最大光效高達(dá)12lm／W的綠色電致發(fā)光。以此制成的電致發(fā)光顯示器件初始亮度為300cd／，半衰期壽命達(dá)10000h。在此根底上，先鋒公司成功地制造了顯示面積為9.5cm×2.1cm、無(wú)源尋址256×65的點(diǎn)陣顯示屏，該屏的功耗，不包括驅(qū)動(dòng)電路的功耗，為0.5W。亮度為100cd／m2。為提高比照度，使用了濾光器，顯示屏的光效為1.3lm／W。目前先鋒公司已有256×65單色產(chǎn)品在市場(chǎng)銷售，并展現(xiàn)了320×240彩色樣機(jī)。IdemitsuKosan公司用DPVBi作為發(fā)藍(lán)光的有機(jī)電致發(fā)光材料，其光效高達(dá)2lm／W，利用變色介質(zhì)產(chǎn)生紅、黃、藍(lán)三基色，并制成25.4cm640×480彩色的樣機(jī)。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器661990年以來(lái)，人們始終爭(zhēng)論一種新的共軛聚合物PPV有機(jī)電致發(fā)光材料。這種電致發(fā)光材料原理簡(jiǎn)潔，沉積本錢低，有用性強(qiáng)。即使承受簡(jiǎn)潔的涂敷工藝也能生產(chǎn)出性能良好的器件。簡(jiǎn)潔的真空熱處理或紫外處理都能生產(chǎn)共軛聚合物。通過(guò)對(duì)PPV材料的化學(xué)組成進(jìn)展調(diào)整，就可以調(diào)整發(fā)光顏色。最近的爭(zhēng)論說(shuō)明，PPV電致發(fā)光的量子效率為3％。但有關(guān)PPV電致發(fā)光穩(wěn)定性數(shù)據(jù)卻很少。在多層構(gòu)造的根底上，有機(jī)ELD器件已取得長(zhǎng)足進(jìn)展。雖然有機(jī)ELD器件要實(shí)現(xiàn)全色顯示還須抑制很多困難，但作為一種新型的全固態(tài)主動(dòng)發(fā)光型顯示器，除具備節(jié)所述的優(yōu)點(diǎn)之外，還具有驅(qū)動(dòng)電壓低、發(fā)光效率高、亮度高、壽命長(zhǎng)、制作工藝簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)，因此，有機(jī)ELD器件具有寬闊的應(yīng)用前景。4.5有機(jī)電致發(fā)光顯示器674.6ELD的各種驅(qū)動(dòng)方式下面主要針對(duì)已達(dá)制品化的二層絕緣膜構(gòu)造的薄膜溝通EL元件的驅(qū)動(dòng)方法加以介紹。作為線順次驅(qū)動(dòng)法，有幀更新(fieldrefresh)驅(qū)動(dòng)法、對(duì)稱驅(qū)動(dòng)法。今后，隨著ELD的大容量化、高精細(xì)化，人們將寄希望于有源矩陣驅(qū)動(dòng)法。4.6.1幀更新驅(qū)動(dòng)法幀更新驅(qū)動(dòng)法如圖4-24所示，是將一個(gè)畫(huà)面(1個(gè)半幀或1幀)的線順次寫(xiě)入進(jìn)展驅(qū)動(dòng)，在每次驅(qū)動(dòng)終了時(shí)，輸入幀更新脈沖，該脈沖的極性與整個(gè)顯示板中寫(xiě)入脈沖的極性相反。這種驅(qū)動(dòng)方式有效地利用了前面談到的極化效應(yīng)。即因?qū)懭朊}沖而選擇發(fā)光的像素，在發(fā)光層內(nèi)產(chǎn)生極化，并且此極化始終保持。而非選擇發(fā)光的像素不會(huì)產(chǎn)生這種極化作用。當(dāng)施加與整個(gè)顯示板中的脈沖電壓一樣的幀更新脈沖時(shí)，由于極化電場(chǎng)的疊加，僅被選擇像素發(fā)光。4.6ELD的各種驅(qū)動(dòng)方式68優(yōu)點(diǎn)：這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，每一幀中可以兩次發(fā)光，而且，盡管是溝通型元件，用單極性的線順次寫(xiě)入即能驅(qū)動(dòng)，反極性的幀更新脈沖在EL元件中一次施加即可，因此驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)潔。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)是，相對(duì)于更新脈沖，寫(xiě)入脈沖的位相與每個(gè)掃描電極不同，而且，驅(qū)動(dòng)為正、負(fù)振幅非對(duì)稱的溝通方式。正由于如此，隨使用時(shí)間增長(zhǎng)，輝度變化很大，在畫(huà)面消退時(shí)，殘像時(shí)間變長(zhǎng)，圖像顯示質(zhì)量變差，因此，有必要施加對(duì)稱溝通驅(qū)動(dòng)波形，并提出下述對(duì)稱驅(qū)動(dòng)方案。4.6ELD的各種驅(qū)動(dòng)方式694.6.2對(duì)稱驅(qū)動(dòng)法對(duì)稱驅(qū)動(dòng)法如圖4-25所示，使每幀中寫(xiě)入的脈沖反轉(zhuǎn)，無(wú)論對(duì)哪個(gè)像素，正，負(fù)寫(xiě)入脈沖波形的位相關(guān)系一樣，振幅相等。這是抱負(fù)的驅(qū)動(dòng)方式。一個(gè)溝通循環(huán)由兩個(gè)半幀構(gòu)成，每個(gè)半幀發(fā)光一次。由于是對(duì)稱驅(qū)動(dòng)，能夠比幀更新法施加更高的電壓，因此可以在輝度飽和區(qū)域中使用。并且可得到顯示板的輝度分布全都的顯示結(jié)果，隨使用時(shí)間的加長(zhǎng)其變化也很小。而且正、負(fù)極性寫(xiě)入時(shí)可以進(jìn)展變頻驅(qū)動(dòng)，以獲得良好的比照度。但在這種驅(qū)動(dòng)方法中，作為掃描側(cè)的驅(qū)動(dòng)IC，需要耐高壓(約250V)的兩極性(N-MOSFET及P-MOSFET)等。4.6ELD的各種驅(qū)動(dòng)方式704.6.3灰度調(diào)整顯示驅(qū)動(dòng)法考慮到ELD要應(yīng)用于微機(jī)等領(lǐng)域，就要求其必需能進(jìn)展灰度調(diào)整。實(shí)現(xiàn)灰度調(diào)整顯示有兩種方法：通過(guò)調(diào)整周波數(shù)，來(lái)調(diào)整顯示一個(gè)像素的時(shí)間間隔變化來(lái)到達(dá)調(diào)整灰度的目的。但由于這種方法是利用單位時(shí)間內(nèi)發(fā)光次數(shù)變化來(lái)調(diào)整，發(fā)光次數(shù)削減太多會(huì)發(fā)生閃動(dòng)現(xiàn)象，因此灰度調(diào)整的階數(shù)受到限制。依據(jù)EL元件的輝度-電壓特性，調(diào)整脈沖寬度或脈沖幅度來(lái)到達(dá)調(diào)節(jié)灰度的目的。其中，在不降低顯示質(zhì)量的同時(shí)，能進(jìn)展多灰度調(diào)整的方式當(dāng)數(shù)脈沖幅度調(diào)整法，但是這需要特地的IC。最近人們又提出承受鋸齒波的脈沖寬度調(diào)整法，并使16階灰度的640×400，640×480像素的ELD到達(dá)有用化。4.6ELD的各種驅(qū)動(dòng)方式714.6.4有源矩陣驅(qū)動(dòng)法這種驅(qū)動(dòng)方式不受掃描電極數(shù)的限制，可以對(duì)各像素進(jìn)展選擇性調(diào)整。承受這種方法，可以對(duì)低輝度的紅色和藍(lán)色像素獨(dú)立進(jìn)展高周波驅(qū)動(dòng)。有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式使全色EL器件的有用化邁出了關(guān)鍵的一步。像LCD一樣，ELD也可以承受有源矩陣式驅(qū)動(dòng)，如在每個(gè)像素位置設(shè)置非晶硅薄膜三極管(thinfilmtransistor，TFT)等驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)展驅(qū)動(dòng)。如圖4-27所示，每個(gè)像素位置設(shè)置兩個(gè)TFT(T1用于選址，T2用于EL驅(qū)動(dòng))和電容(Cs用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，Cdv用于EL驅(qū)動(dòng))。由于ELD具有存儲(chǔ)效應(yīng)，可進(jìn)展100％負(fù)載驅(qū)動(dòng)。4.6ELD的各種驅(qū)動(dòng)方式724.7ELD的用途及應(yīng)用展望4.7.1數(shù)字及符號(hào)顯示據(jù)Lohja(荷)公司報(bào)道，ZnS：Mn薄膜型溝通ELD產(chǎn)品已正式用于空港航班顯示板。圖4-28即為赫爾辛基空港內(nèi)設(shè)置的ELD航班顯示板。每個(gè)數(shù)字或符號(hào)由8×11點(diǎn)構(gòu)成，尺寸為40mm×35mm，亮度為115cd／，在50001x照度的四周光之下，其比照度為10：1。整個(gè)顯示板的尺寸為3m×2.2m，厚度為20cm。每一行由45個(gè)符號(hào)組成，共16行。4.7ELD的用途及應(yīng)用展望734.7.2圖形顯示由ZnS：Mn制作的雙層絕緣膜構(gòu)造的橙黃色發(fā)光薄膜溝通ELD顯示器，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，正從原來(lái)的FA領(lǐng)域向OA相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域擴(kuò)展，并逐步推廣到筆記本電腦、微處理器等領(lǐng)域。目前市售的大型薄膜EL顯示器的特性如表4-5所示(圖4-30為工作站用18英寸大型EL監(jiān)視器)，從表4-5可以看出，EL顯示器的視角都在120°以上，特別寬；工作溫度在0～50℃，也相當(dāng)寬。4.7ELD的用途及應(yīng)用展望744.7ELD的用途及應(yīng)用展望754.7.3彩色顯示如4.3節(jié)所述，以ZnS，CaS，SrS等作為發(fā)光層母體，可獲得不同顏色的發(fā)光。據(jù)此，人們承受下述四種方式，爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)多色薄膜EL顯示器。EL積層型，將多色發(fā)光層簡(jiǎn)潔地積層；EL平面布置型，利用光刻工藝將三原色發(fā)光層在平面上布置；白色EL與彩色濾光器積層型，使發(fā)光波長(zhǎng)廣布于可見(jiàn)光范圍內(nèi)的白色發(fā)光層與彩色濾光器相積層；二層基板型，是上述積層型與平面布置型相組合的方法。從將來(lái)彩色化的角度看，哪種方式最好，尚難以斷言。但目前看來(lái)，EL平面布置型在制作、構(gòu)造、驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成等方面最簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)，只是需要開(kāi)發(fā)高輝度藍(lán)色發(fā)光的熒光體。從最近的動(dòng)向看，對(duì)白色發(fā)光EL與彩色濾光器積層型的研制更多些。下面，在給出原型實(shí)例的同時(shí)，簡(jiǎn)潔地介紹各種方式的現(xiàn)狀。4.7ELD的用途及應(yīng)用展望76EL積層型EL積層型，可通過(guò)不同發(fā)光色的EL元件的積層，實(shí)現(xiàn)多色發(fā)光。與平面布置型相比較，EL積層型的特點(diǎn)是，不影響顯示的精細(xì)度，不需要對(duì)EL發(fā)光層進(jìn)展特殊加工；缺點(diǎn)是，由于多層EL積層，薄膜形成難度大，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等。PlanerSystem公司在單片上積層綠色、紅色EL層，已試制出由320×240點(diǎn)構(gòu)成的三色顯示EL顯示器。EL平面布置型與積層型相比，EL平面布置型的優(yōu)點(diǎn)是制作工藝簡(jiǎn)潔，向外電路引出端子的方法及驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成根本上與單色EL顯示器一樣，不必實(shí)行特殊措施；缺點(diǎn)是顯示精度低，需要對(duì)發(fā)光層進(jìn)展加工。4.7ELD的用途及應(yīng)用展望77白色EL與彩色濾光器積層型

圖4-32是由這種方式制作的全色ELD的實(shí)例。在2塊重疊布置的玻璃基板內(nèi)側(cè)，分別設(shè)置發(fā)光層。在里側(cè)基板上形成藍(lán)綠色的SrS：Ce發(fā)光層，利用彩色濾光器將藍(lán)色和綠色分開(kāi)。外側(cè)玻璃基板上形成紅色發(fā)光的CaS：Eu層。利用上述構(gòu)造可獲得與CRT接近的發(fā)光色。但是，考慮到透射彩色濾光器的衰減效應(yīng)，需要10倍以上的發(fā)光芒度。是將具有與三原色譜線相當(dāng)?shù)陌咨l(fā)光EL與彩色濾光器相組合，以進(jìn)展多色顯示，目前多承受SrS，CaS發(fā)光層作為白色EL。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是制作工藝簡(jiǎn)潔，但為了削減視差，需要EL發(fā)光層與濾光器一體化，而且與彩色液晶顯示元件存在差異等。4.7ELD的用途及應(yīng)用展望78二層基板型據(jù)PlanerSystem公司報(bào)道，他們承受高輝度藍(lán)色發(fā)光CaGa2S4c：Ce，已研制成二層基板型全色EL平板顯示器。其斷面構(gòu)造如圖4-33所示。上層基板由平面布置的紅色(ZnS；Mn／濾光器)和綠色(ZnS：Tb)發(fā)光層構(gòu)成。為使由下部基板的發(fā)光能夠透射，上下電極都由ITO膜制作，下部ITO電極上設(shè)有金屬幫助電極。另一方面，下層基板承受CaGa2S4：Ce發(fā)光層構(gòu)成單色藍(lán)色發(fā)光EL元件。4.7ELD的用途及應(yīng)用展望794.7.4LCD背照光源上述全色EL顯示屏的色再現(xiàn)性已到達(dá)與彩色CRT相接近的水平。這種顯示屏具有640×480個(gè)像素，區(qū)分率為VGA級(jí)，顯示色為16色，今后的進(jìn)展方向是實(shí)現(xiàn)全色顯示。LCD背照光源作為L(zhǎng)CD的背照光源，分散型溝通EL的需求量正漸漸增加。從綠色發(fā)光的EL到最近白色發(fā)光的EL都有產(chǎn)品面市，并正向大型化方向進(jìn)展。隨著元件特性的提高，驅(qū)動(dòng)電路的改進(jìn)，電源周波數(shù)的增加，正逐步抑制其輝度較低的缺點(diǎn)。與熒光燈相比，EL背照光源功耗小、溫升低，但用于全色LCD還需進(jìn)一步提高輝度。4.7ELD的用途及應(yīng)用展望804.8ELD的課題與進(jìn)展前景與其他顯示器相比，電致發(fā)光顯示器(ELD)的爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)起步很早，但未能捷足先登占據(jù)市場(chǎng)，至今僅有局部產(chǎn)品到達(dá)商品化，有些姍姍來(lái)遲。主要緣由是其彩色化進(jìn)展緩慢，還有價(jià)格問(wèn)題等。關(guān)于彩色化，如和節(jié)所述，綠色和紅色發(fā)光已到達(dá)有用化水平，藍(lán)色發(fā)光達(dá)有用化尚需一段時(shí)間。關(guān)于價(jià)格，由于高耐壓驅(qū)動(dòng)IC占總價(jià)的1／3，因此降低高耐壓驅(qū)動(dòng)IC的價(jià)格是當(dāng)務(wù)之急。固然，這方面已取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。高性能化的課題主要是提高效率、降低驅(qū)動(dòng)電壓、擴(kuò)大顯示