1、分立发光分立发光(P2)和和复合发光复合发光(P4)的概念的概念阴极射线致发光阴极射线致发光的过程的过程(P7)CRT结构结构(P8)、发光过程、发光过程(P7、P8)、工作原理、工作原理(P8)VFD的结构和发光原理的结构和发光原理(P14)，FED的发光机理及特点的发光机理及特点(P16)电致发光电致发光的概念的概念(P21)粉末电致发光器件粉末电致发光器件(P27)和和薄膜电致发光器件薄膜电致发光器件(P24)的结构的结构LED工作原理工作原理(P31)OLED的结构的结构(P37)、发光机理、发光机理(P40)和发光过程和发光过程(P44)等离子发光原理等离子发光原理(P50)和等离子
2、体发光器件的基本结构和等离子体发光器件的基本结构(P52、P53)液晶分子的结构特点液晶分子的结构特点(P57)和液晶的分类和液晶的分类(P58)发光效率发光效率&光度效率光度效率(P64)、余辉时间、余辉时间(P65)、场致发光、场致发光(P21)、敏化剂、敏化剂&猝灭剂猝灭剂&激活剂激活剂(P10)、等离子体、等离子体(P47)、溶致液晶、溶致液晶&热致液晶热致液晶(P58)、向列型液晶、向列型液晶&近晶型近晶型液晶液晶(P61)、胆甾型液晶、胆甾型液晶(P62)、电光效应、电光效应(P66)第七章第七章 信息显示材料与器件信息显示材料与器件2022-11-112一、发光机理及发光特性一、
3、发光机理及发光特性1.发光机理发光机理根据发光机理的不同，发光过程可以分为两类，根据发光机理的不同，发光过程可以分为两类，即即分立发光分立发光和和复合发光复合发光。分立发光分立发光：发光中心受激发时并未离化，即激发和发射发光中心受激发时并未离化，即激发和发射过程发生在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光。过程发生在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光。特点特点：单分子过程，并不伴随着光电导，又称单分子过程，并不伴随着光电导，又称“非光电非光电导型导型”发光发光。分立发光又分为分立发光又分为自发发光自发发光和和受迫发光受迫发光。2022-11-113自发发光自发发光受迫发光受迫发光自发发光自发发
4、光：受激发的粒子（如电子）在粒子内部电场作受激发的粒子（如电子）在粒子内部电场作用下从激发态回到基态时的发光。其粒子跃迁的几率基本用下从激发态回到基态时的发光。其粒子跃迁的几率基本上决定于发射体内的电场，而不受外界因素影响。上决定于发射体内的电场，而不受外界因素影响。受迫发光受迫发光：受激发的粒子（如电子）在外界因素的影响下受激发的粒子（如电子）在外界因素的影响下的发光。其需要经过一个成为亚稳态的中间过程才能发光。的发光。其需要经过一个成为亚稳态的中间过程才能发光。2022-11-114复合发光复合发光发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒子（一般为正
5、离子或者空穴和电子），这两种子（一般为正离子或者空穴和电子），这两种粒子复合时的发光。粒子复合时的发光。由于离化的带电粒子在发光材料中由于离化的带电粒子在发光材料中漂移或扩散漂移或扩散，从而构成特征性光电导，所以又称从而构成特征性光电导，所以又称“光电导型光电导型”发光。发光。单分子过程单分子过程双分子过程双分子过程电子在导带中停留的时间较短（电子在导带中停留的时间较短（10-10s）电子在导带中停留的时间较长电子在导带中停留的时间较长2022-11-115三三.发光显示材料发光显示材料电子束激发的发光材料电子束激发的发光材料阴极射线管阴极射线管CRTFED发光材料发光材料真空荧光显示真空荧光
6、显示VFD电场激发显示材料电场激发显示材料电致发光材料电致发光材料EL发光二极管发光二极管LED等离子体显示（等离子体显示（PDP）材料）材料2022-11-1161.1.18581858年，盖斯勒在自制的玻璃管中阴极和阳极之间发现年，盖斯勒在自制的玻璃管中阴极和阳极之间发现了稀薄气体放电现象。了稀薄气体放电现象。2.2.18751875年，克鲁克斯经过几年的实验，证明阴极射线是由年，克鲁克斯经过几年的实验，证明阴极射线是由粒子组成的。粒子组成的。3.3.18921892年，舒斯特做了阴极射线实验，证实了阴极射线是年，舒斯特做了阴极射线实验，证实了阴极射线是由带负电的粒子组成的。由带负电的粒子
7、组成的。阴极射线的本质阴极射线的本质4.18974.1897年，英国年，英国汤姆逊测出阴极射线粒子的电荷与质量的汤姆逊测出阴极射线粒子的电荷与质量的比值，并且把射线中的粒子定名为电子比值，并且把射线中的粒子定名为电子发现电子。发现电子。1.阴极射线管阴极射线管CRT2022-11-117阴极射线致发光过程阴极射线致发光过程u电离过程电离过程 高能电子束激发发光材料时，基质高能电子束激发发光材料时，基质晶体吸收激发能，引起基质价带或者满带电子晶体吸收激发能，引起基质价带或者满带电子的电离；的电离；u电子和空穴的输运过程电子和空穴的输运过程 产生的电子和空穴分产生的电子和空穴分别在晶体中扩散输运；
8、别在晶体中扩散输运；u电子空穴对复合发光过程电子空穴对复合发光过程2022-11-118v电子枪电子枪v聚焦系统聚焦系统v加速电极加速电极v偏转系统偏转系统v荧光屏荧光屏工作原理工作原理：在电子枪中，：在电子枪中，阴极被灯丝间接加热至约阴极被灯丝间接加热至约2000 K时，阴极发射大时，阴极发射大量的电子，经加速、聚焦、量的电子，经加速、聚焦、偏转后轰击荧光屏上的荧偏转后轰击荧光屏上的荧光粉，发出可见光。电子光粉，发出可见光。电子束的电流受显示信号控制，束的电流受显示信号控制，信号电压高，电子束电流信号电压高，电子束电流也越高，荧光粉发光亮度也越高，荧光粉发光亮度也越高。也越高。2022-11
9、-119CRT荧光粉荧光粉 CRT荧光粉有上百种，一般具有高的发光效率和各种各荧光粉有上百种，一般具有高的发光效率和各种各样的发射光谱。制备样的发射光谱。制备CRT发光材料的原材料要求具有发光材料的原材料要求具有较高的较高的纯度纯度。即使有害杂质的含量极小，也会使发光性能有明显变。即使有害杂质的含量极小，也会使发光性能有明显变化。例如，化。例如，Fe、Co、Ni、Mn质量分数不超过质量分数不超过110-7，Cu的质量分数不超过的质量分数不超过510-8。荧光粉由荧光粉由基质基质、激活剂激活剂和和助溶剂助溶剂组成。组成。荧光粉基质可分为：荧光粉基质可分为：氧化物：氧化物：ZnO：Zn 硫化物：硫
10、化物：ZnS：Cu，Al；CdS 硅酸盐：硅酸盐：Zn2SiO4：Mn2+钨酸盐：钨酸盐：CaWO4 稀土化合物：稀土化合物：Y2O3；YGdO2S：Tb为降低基质结晶温度，为降低基质结晶温度，促进晶体形成和长大，促进晶体形成和长大，并使激活剂易于进入并使激活剂易于进入晶格中而加入的物质。晶格中而加入的物质。往往不含在最终产品往往不含在最终产品中。中。杂杂 质质v 激活剂激活剂：对某种特定的化合物起激活作用，使原来不发光或：对某种特定的化合物起激活作用，使原来不发光或发光很微弱的材料发光，如发光很微弱的材料发光，如ZnS:Agv共激活剂共激活剂：与激活剂协同激活基质的杂质，掺入后有利于发：与激
11、活剂协同激活基质的杂质，掺入后有利于发光中心的形成，称为共激活剂，如光中心的形成，称为共激活剂，如ZnS：Cu，Alv敏化剂敏化剂：能够将所吸收的能量传给发光中心，有助于激活剂：能够将所吸收的能量传给发光中心，有助于激活剂引起的发光，使发光亮度增加，称为敏化剂，如引起的发光，使发光亮度增加，称为敏化剂，如YF3：Yb，Erv猝灭剂猝灭剂：损害发光性能，使发光强度降低的杂质。如：损害发光性能，使发光强度降低的杂质。如Fe、Co、Ni等等v惰性杂质惰性杂质：对发光性能影响较小，对发光亮度和颜色不起直：对发光性能影响较小，对发光亮度和颜色不起直接作用的杂质，如碱金属、碱土金属等。接作用的杂质，如碱金
12、属、碱土金属等。2022-11-1111制备工艺制备工艺 （以（以Y2O3:Eu为例）按分子式（为例）按分子式（Y0.96Eu0.04）2O3配好料，与适量助熔剂（配好料，与适量助熔剂（NH4Cl，Li2SiO3）混磨均）混磨均匀，装入石英坩埚或者氧化铝坩埚中，在匀，装入石英坩埚或者氧化铝坩埚中，在1340下下灼烧灼烧12h，高温出炉，冷至室温，在，高温出炉，冷至室温，在253.7nm紫外紫外光激发下选粉，用去离子水洗至中性，然后包膜处光激发下选粉，用去离子水洗至中性，然后包膜处理。理。CRT典型发光粉特性典型发光粉特性2022-11-11133.真空荧光显示（真空荧光显示（VFD）VFD(v
13、acuum fluorescence display)是是1967年由伊势电子工业公司开发的光电显示器件，年由伊势电子工业公司开发的光电显示器件，它是它是以数十伏电压的、低速的数十毫安的电子以数十伏电压的、低速的数十毫安的电子流激发荧光体流激发荧光体。用途用途：作为文字和数字的显示器件，用于家电：作为文字和数字的显示器件，用于家电产品、产品、AV产品、车载设备和测试设备等方面。产品、车载设备和测试设备等方面。2022-11-1114VFD基本结构基本结构1-表面玻璃；表面玻璃；2-阴极；阴极；3-栅极；栅极；4-荧光体；荧光体；5-阳极；阳极；6-玻璃衬底玻璃衬底基本原理：基本原理：当对涂有氧
14、当对涂有氧化材料的阴极加热时，化材料的阴极加热时，它在近它在近650度时发射热电度时发射热电子，热电子被金属网栅子，热电子被金属网栅加速后，再轰击阳极的加速后，再轰击阳极的荧光物质发光。荧光物质发光。结构结构：玻璃面板：玻璃面板 阴极阴极 栅极栅极 阳极（涂荧光物质）阳极（涂荧光物质）玻璃衬底玻璃衬底2022-11-1115灯丝：灯丝：直径为直径为1020m的钨丝用热电子发射率的钨丝用热电子发射率 高的氧化物涂覆高的氧化物涂覆栅极：栅极：开孔度大的筛网状极薄不锈钢板开孔度大的筛网状极薄不锈钢板荧光材料：荧光材料：ZnO：Zn（蓝绿色）（蓝绿色）2022-11-11162.FED发光材料发光材料
15、发光机理发光机理：属于电子射线激发发光（阴极发光）。：属于电子射线激发发光（阴极发光）。将强电场集中在阴极上面的圆锥形发射极上，通将强电场集中在阴极上面的圆锥形发射极上，通过电场使电子发射到真空中（过电场使电子发射到真空中（FED由此而来，这由此而来，这种阴极称为种阴极称为冷阴极冷阴极）。）。FED把无数微米尺寸的微把无数微米尺寸的微小阴极（发射极）配置在平面上，阴极和阳极之小阴极（发射极）配置在平面上，阴极和阳极之间的间隔为间的间隔为200微米至几毫米左右，从而最终实微米至几毫米左右，从而最终实现平板显示。现平板显示。特点特点：图像质量好，耗能低，体积薄，亮度高。：图像质量好，耗能低，体积薄
16、，亮度高。FED基本结构基本结构2022-11-1118项目项目CRTFED阴极类型阴极类型热阴极热阴极冷阴极冷阴极加速电压加速电压1530kV3008000V扫描方式扫描方式逐点扫描逐点扫描矩阵式逐行扫描矩阵式逐行扫描寻址时间寻址时间ns量级量级几十几十s2022-11-1119FED发光材料发光材料FED采用矩阵式逐行扫描方式，寻址时间较长采用矩阵式逐行扫描方式，寻址时间较长（几十微秒），使发光粉库仑负载较大，容易（几十微秒），使发光粉库仑负载较大，容易发光饱和并老化。发光饱和并老化。满足满足FED使用条件的荧光粉：使用条件的荧光粉：ZnO:Zn、ZnCa2O4（蓝光）、（蓝光）、ZnCa
17、2O4:Mn（绿粉）、（绿粉）、Gd2O2S:Tb（绿粉）、（绿粉）、Y2O2S:Eu（红粉）。（红粉）。缺点：缺点：亮度偏低，开发新型亮度偏低，开发新型FED发光粉成为当发光粉成为当务之急。务之急。2022-11-11204.电致发光材料电致发光材料EL无机电致发光材料无机电致发光材料有机电致发光材料有机电致发光材料粉末发光材料粉末发光材料薄膜发光材料薄膜发光材料发光二极管发光二极管2022-11-1121无机电致发光材料无机电致发光材料在直流或者交流电场作用下，依靠电流和电场在直流或者交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，又称的激发使材料发光的现象，又称场致发光场致发光。相
18、。相应的材料称为应的材料称为电致发光（场致发光）材料电致发光（场致发光）材料。v1920年德国学者古登和波尔发现，某些物质加上电压后年德国学者古登和波尔发现，某些物质加上电压后会发光，人们把这种现象称为电致发光或场致发光会发光，人们把这种现象称为电致发光或场致发光（EL）。）。v1936年，德斯垂将年，德斯垂将ZnS荧光粉浸入蓖麻油中，并加上电场，荧光粉浸入蓖麻油中，并加上电场，荧光粉便能发出明亮的光。荧光粉便能发出明亮的光。v1947年美国学者麦克马斯发明了导电玻璃，多人利用这年美国学者麦克马斯发明了导电玻璃，多人利用这种玻璃做电极制成了平面光源，但由于当时发光效率很低，种玻璃做电极制成了平
19、面光源，但由于当时发光效率很低，还不适合作照明光源，只能勉强作显示器件。还不适合作照明光源，只能勉强作显示器件。v70年代后，由于薄膜技术带来的革命，薄膜晶体管（年代后，由于薄膜技术带来的革命，薄膜晶体管（TFT）技术的发展场致发光（技术的发展场致发光（EL）在寿命、效率、亮度、存储）在寿命、效率、亮度、存储上的技术有了相当的提高。使得场致发光（上的技术有了相当的提高。使得场致发光（EL）成为在）成为在显示技术中最有前途的发展方向之一。显示技术中最有前途的发展方向之一。2022-11-1122v电致发光（电致发光（ELEL）按激发过程的不同分为两大类：）按激发过程的不同分为两大类：本征型电致发
20、光本征型电致发光：荧光粉中的电子或由电极注：荧光粉中的电子或由电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内部加入的电子在外加强电场的作用下在晶体内部加速，碰撞发光中心并使其激发或离化，电子在速，碰撞发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态时辐射发光。回复到基态时辐射发光。注入式电致发光注入式电致发光：直接由装在晶体上的电极注：直接由装在晶体上的电极注入电子和空穴，当电子与空穴在晶体内再复合入电子和空穴，当电子与空穴在晶体内再复合时，以光的形式释放出多余的能量。注入式电时，以光的形式释放出多余的能量。注入式电致发光的基本结构是致发光的基本结构是结型二极管（结型二极管（LEDLED）；2022-1
21、1-1123v第一类大致分成：第一类大致分成：交流薄膜电致发光（交流薄膜电致发光（ACELACEL）;直流薄膜电致发光（直流薄膜电致发光（DCELDCEL）;交流粉末电致发光（交流粉末电致发光（ACTFELACTFEL）;直流粉末电致发光（直流粉末电致发光（DCTFELDCTFEL）。）。2022-11-1124交流高场薄膜电致发光（交流高场薄膜电致发光（TFELTFEL）ACTFEL结构示意图结构示意图1 金属电极金属电极：Al2 绝缘层绝缘层：Y2O33 发光层发光层：ZnS：Mn4 绝缘层绝缘层：Y2O35 透明电极：透明电极：ITO6 玻璃衬底玻璃衬底2022-11-1125v目前的目
22、前的ACTFELACTFEL多采用双绝缘层多采用双绝缘层ZnS:MnZnS:Mn薄膜结构。薄膜结构。器件由三层组成，如图所示。器件由三层组成，如图所示。v器件由三层组成，发光层夹在两绝缘层间，起器件由三层组成，发光层夹在两绝缘层间，起消消除漏电流除漏电流与与避免击穿避免击穿的作用。的作用。v掺不同杂质则发不同的光，其中掺掺不同杂质则发不同的光，其中掺MnMn的发光效率的发光效率最高，加最高，加200V200V，5000Hz5000Hz电压时，亮度高达电压时，亮度高达5000cd/m5000cd/m2 2。2022-11-1126vACTFELACTFEL优点优点是是寿命长寿命长（大于（大于2
23、2万小时），万小时），亮度高亮度高，工作温度宽工作温度宽（-55-55+125+125）缺点缺点是只有掺是只有掺MnMn的发光效率高，且为橙黄色。对的发光效率高，且为橙黄色。对全色显示要求的三基色，研制高效的发光材料是全色显示要求的三基色，研制高效的发光材料是当今研究的课题。当今研究的课题。vELEL器件目前已被应用在背光源照明上，在汽车、器件目前已被应用在背光源照明上，在汽车、飞机及其他设备仪器仪表、手机、手表、电子钟、飞机及其他设备仪器仪表、手机、手表、电子钟、LCDLCD模块、笔记本电脑显示器等方面获得应用。也模块、笔记本电脑显示器等方面获得应用。也作为交通安全标志，公司标志，出口通道等
24、发光作为交通安全标志，公司标志，出口通道等发光指示牌上的发光显示器件。指示牌上的发光显示器件。2022-11-1127交流粉末电致发光交流粉末电致发光ACEL结构图2022-11-1128v交流电致发光是目前高场电致发光的主流。交流电致发光是目前高场电致发光的主流。ACELACEL结构如图所示。结构如图所示。v它是将电致发光粉它是将电致发光粉ZnS:CuZnS:Cu，ClCl或或（ZnZn，CdCd）S:CuS:Cu，BrBr混合在有机介质（混合在有机介质（环氧树脂和氰乙基醣的混合环氧树脂和氰乙基醣的混合物物）中，两端夹有电极，其中一个为透明电极。）中，两端夹有电极，其中一个为透明电极。另一个
25、是真空蒸镀铝或银电极，构成一个另一个是真空蒸镀铝或银电极，构成一个ELEL。v实质上，实质上，ACELACEL是大量几微米到几十微米的发光粉是大量几微米到几十微米的发光粉状晶体悬浮在绝缘介质中的发光现象，也称状晶体悬浮在绝缘介质中的发光现象，也称德斯德斯垂效应垂效应。ACELACEL所加的电压通常为数百伏。发光强所加的电压通常为数百伏。发光强度可达度可达3.43.410105 5cd/mcd/m2 2，总体发光亮度约，总体发光亮度约40cd/m40cd/m2 2功率转换效率为功率转换效率为1%1%，寿命约，寿命约10001000小时。小时。2022-11-1129几种电致发光粉特性2022-1
26、1-1130发光二极管发光二极管（Light-Emitting DiodeLight-Emitting Diode，LEDLED）是一种半导体固体发光器件。它是利用是一种半导体固体发光器件。它是利用固体固体半导体芯片半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过的载作为发光材料，在半导体中通过的载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，发出某种颜色的光或者白光。发出某种颜色的光或者白光。LEDLED照明产品就是照明产品就是利用利用LEDLED作为光源制造出来的照明器具。作为光源制造出来的照明器具。发光二极管发光二极管LED2022-11-1131LEDLED
27、发光原理发光原理 发光二极管一般由发光二极管一般由-族化合物，族化合物，如如GaAs（砷化镓）、（砷化镓）、GaP（磷化镓）、（磷化镓）、GaAsP（磷砷镓）等半导体制成的，其（磷砷镓）等半导体制成的，其核心是核心是PN结结。因此它具有一般。因此它具有一般PN结结的的特性，即特性，即正向导通、反向截止、击穿特正向导通、反向截止、击穿特性性。此外，在一定条件下，它还具有。此外，在一定条件下，它还具有发发光特性光特性。在正向电压下，电子由。在正向电压下，电子由N区注区注入入P区，空穴由区，空穴由P区注入区注入N区。进入对方区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多区域的少数载流子（少子）一部分
28、与多数载流子（多子）复合而发光，如右图数载流子（多子）复合而发光，如右图所示。所示。2022-11-1132 假设发光是在假设发光是在P区中发生的，那么区中发生的，那么注入的电子与价带空穴注入的电子与价带空穴直接复合而发光直接复合而发光，或者，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光光。除了这种发光复合外，还。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心捕获，而有些电子被非发光中心捕获，而后再与空穴复合后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。光的复合量相
29、对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在近由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在近PN结面结面数数m以内产生。以内产生。理论和实践证明，光的理论和实践证明，光的峰值波长峰值波长与发光区域的半导体与发光区域的半导体材材料禁带宽度料禁带宽度有关，即有关，即 1240/Eg（nm）式中式中Eg的单位为电子伏特（的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在）。若能产生可见光（波长在380nm紫紫光光760nm红光），半导体材料的红光），半导体材料的Eg应在应在3.261.63eV之间。比红光波长之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有长的光为红外光
30、。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。2022-11-1133LEDLED优点优点v高节能高节能：直流驱动，超低功耗（单管：直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06 0.03-0.06 瓦）瓦）电光功率转换接近电光功率转换接近100%100%，相同照明效果比传统光源节能，相同照明效果比传统光源节能80%80%以上。以上。v寿命长寿命长：LEDLED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯
31、体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达光衰等缺点，使用寿命可达6 6万到万到1010万小时万小时，比传统光源寿命长，比传统光源寿命长1010倍以上。倍以上。v利环保利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。v高新尖高新
32、尖：与传统光源单调的发光效果相比，：与传统光源单调的发光效果相比，LEDLED光源是低压微电子产品，光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等所以亦是数字信息化产品是半导体光电器件所以亦是数字信息化产品是半导体光电器件“高新尖高新尖”技术，具有在线编程、技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。无限升级、灵活多变的特点。v多变幻多变幻：LEDLED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有三种颜色具有256
33、256级灰度并任意混合，即可产生级灰度并任意混合，即可产生2562562562562562561677721616777216种种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。图像。2022-11-1134发光二极管用发光材料发光二极管用发光材料发光二极管用材料要求具有如下特性：发光二极管用材料要求具有如下特性：发光在可见光区，禁带宽度发光在可见光区，禁带宽度3.26eV Eg1.63eV；材料必须容易做成材料必须容易做成n型及型及p型；型；具有高效率的发光中心或复合发光；具有高效率的发光中心或复合发光
34、；效率降至初始值一半的时间大于效率降至初始值一半的时间大于105h；材料要能生长成单晶，能规模化生产。材料要能生长成单晶，能规模化生产。2022-11-1135常用常用LEDLED材料材料u二元化合物二元化合物：GaPGaP（红绿）、（红绿）、GaNGaN（红绿蓝黄白）、（红绿蓝黄白）、GaAsGaAs和和SiCSiC等；等；u三元化合物三元化合物：控制混晶的成分比控制混晶的成分比可以改变禁带宽度可以改变禁带宽度，实现多色化，实现多色化，AlAlx xGaGa1-x1-xAsAs、GaAsGaAs1-x1-xP Px x、InIn1-x1-xGaGax xP P和和InIn1-1-x xAlA
35、lx xP P等；等；u四元化合物四元化合物：可以在相当宽的范围内可以在相当宽的范围内控制禁带宽度控制禁带宽度与与晶格常数晶格常数，如，如InGaAsPInGaAsP在室温下能实现在室温下能实现0.550.553.403.40m m波波长的发光。长的发光。2022-11-11362003年年6月，中国科技部联合信息产业部、中国科学院等月，中国科技部联合信息产业部、中国科学院等8个个部门，和北京、上海等部门，和北京、上海等15个地方政府全面启动我国半导体照个地方政府全面启动我国半导体照明工程，旨在迎接新的照明革命，加速我国明工程，旨在迎接新的照明革命，加速我国半导体材料半导体材料、芯芯片片、封装
36、封装及应用及应用产业化产业化支撑技术方面突破。支撑技术方面突破。中国国家半导体照明工程中国国家半导体照明工程 2004年年3月月 上海上海 上海张江（预测上海张江（预测2010年，上海半导体灯产业年，上海半导体灯产业将实现销售额将实现销售额 100 120亿元人民币，出口创汇亿元人民币，出口创汇 35亿美元亿美元）2004年年4月月 厦门厦门 厦门三安、明达光电、乾照光电芯片（总产厦门三安、明达光电、乾照光电芯片（总产量占大陆芯片产量的量占大陆芯片产量的25%，达，达70亿粒亿粒）2004年年4月月 大连大连 大连路美芯片科技有限公司（大连路美芯片科技有限公司（1.5亿美元）亿美元）2004年
37、年5月月 南昌南昌 江西联创光电科技股份有限公司江西联创光电科技股份有限公司 2005年年4月月 深圳深圳 世纪晶源世纪晶源（中外合资，注册资金（中外合资，注册资金8亿元）亿元）国家半导体照明工程产业化基地2022-11-1137v有机发光显示器（有机发光显示器（OLEDOLED）又称有机发光二极又称有机发光二极管，是以管，是以有机薄膜有机薄膜作为发光体的自发光显示作为发光体的自发光显示器件。器件。OLEDOLED：有机电致发光：有机电致发光可以卷起来的显示器可以卷起来的显示器 自发光，视角广达自发光，视角广达170o以上以上 反应时间快（微秒级反应时间，反应时间快（微秒级反应时间，1s），无
38、一般），无一般LCD 残影现象残影现象 高亮度（高亮度（100-14000cd/m2）高流明效率（高流明效率（16-38lm/W）低操作电压（低操作电压（3-9V DC），低功率消耗），低功率消耗 全彩化全彩化 面板厚度薄（面板厚度薄（2mm）可制作大尺寸与可挠曲性面板可制作大尺寸与可挠曲性面板 可使用温度范围大可使用温度范围大 制作简单，规模量产后，可比制作简单，规模量产后，可比LED节省成本节省成本20%OLED优点优点2022-11-1139vOLEDOLED已成为当今超薄、大面积平板显示器件研究的热门。已成为当今超薄、大面积平板显示器件研究的热门。v19631963年年PopePope
39、发表了世界上第一篇有关发表了世界上第一篇有关OLEDOLED的文献，当时使用的文献，当时使用数百伏电压，加在有机芳香族数百伏电压，加在有机芳香族AnthraceneAnthracene（葸）晶体上时，（葸）晶体上时，观察到发光现象。但由于电压过高，发光效率低，未得到重观察到发光现象。但由于电压过高，发光效率低，未得到重视。视。v直到直到19871987年伊士曼柯达公司的年伊士曼柯达公司的C.W.TangC.W.Tang及及Steve Van Steve Van SlykeSlyke等人发明以真空蒸镀法制成等人发明以真空蒸镀法制成多层式结构多层式结构的的OLEDOLED器件后，研究器件后，研究开
40、发才活越起来。同年，英国剑桥大学开发才活越起来。同年，英国剑桥大学Jeremy Jeremy BurroughesBurroughes证证明高分子有机聚合物也有电致发光效应。明高分子有机聚合物也有电致发光效应。v19901990年英国剑桥大学的年英国剑桥大学的FriendFriend等人成功的开发出以等人成功的开发出以涂布方式涂布方式将多分子应用在将多分子应用在OLEDOLED上，即上，即PolymerPolymer（多聚物，聚和物）（多聚物，聚和物）LEDLED，亦称亦称PLEDPLED。不但再次引发第二次研究热潮，更确立了。不但再次引发第二次研究热潮，更确立了OLEDOLED在在二十一世纪
41、产业中所占的重要地位。二十一世纪产业中所占的重要地位。2022-11-1140OLEDOLED发光机制发光机制vOLEDOLED的发光机理的发光机理：在外加电场驱动下，由电极：在外加电场驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机物中复合而释放出能量，注入的电子和空穴在有机物中复合而释放出能量，这些能量传递给有机发光物质的分子，使其从基这些能量传递给有机发光物质的分子，使其从基态跃迁到激发态，当受激分子由激发态回到基态态跃迁到激发态，当受激分子由激发态回到基态时，辐射跃迁产生发光现象。时，辐射跃迁产生发光现象。v这些释放出来的能量中，通常由于发光材料的这些释放出来的能量中，通常由于发光材料的选选择及电
42、子自旋择及电子自旋的特性，只有的特性，只有25%（单重态到基态）（单重态到基态）的能量可以用来当作的能量可以用来当作OLED的发光，其余的发光，其余75%（三重态到基态）的能量以磷光或热的形式回归（三重态到基态）的能量以磷光或热的形式回归到基态。到基态。2022-11-1141 有机电致发光材料有机电致发光材料 按功能分：按功能分：电子传输材料电子传输材料空穴传输材料空穴传输材料发光材料发光材料组装组装Triple layer structure for OEL devices2022-11-1142 一般是具有大的共轭平面的一般是具有大的共轭平面的芳香族化合物芳香族化合物，它们大都具有良好的
43、它们大都具有良好的接受电子接受电子的能力。的能力。电子传输材料电子传输材料N NORRN1,3,41,3,4噁二唑化合物噁二唑化合物吡啶环吡啶环2022-11-1143空穴传输材料空穴传输材料 一般为一般为芳香多胺类化合物芳香多胺类化合物，因为多级胺的，因为多级胺的N N原子原子具有很强的具有很强的给电子能力给电子能力，在电子的不间断给出过程中，在电子的不间断给出过程中表现出空穴的迁移特性。表现出空穴的迁移特性。NCH3NH3CNNTPDTPDNPDNPD有机电致发光过程有机电致发光过程v载流子注入载流子注入：在外加电场作用下，电子和空穴：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入夹在电
44、极之间的有机功能薄分别从阴极和阳极注入夹在电极之间的有机功能薄膜层膜层v载流子迁移载流子迁移：注入的电子和空穴分别从电子传：注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移输层和空穴传输层向发光层迁移v载流子复合载流子复合：电子和空穴结合产生激子：电子和空穴结合产生激子v激子迁移激子迁移：激子在电场作用下迁移，将能量传递：激子在电场作用下迁移，将能量传递给发光中心给发光中心v电致发光电致发光：激发态电子通过辐射光子释放能量：激发态电子通过辐射光子释放能量2022-11-1145vOLEDOLED属属有机分子有机分子为主的非晶半导体器件，而无机发光器件为主的非晶半导体器件，而无机发光器件
45、（ELEL）则是以）则是以原子原子为主。为主。vOELDOELD的特性主要来自其的特性主要来自其分子之作用力分子之作用力；而；而ELEL是来自其是来自其原子之原子之作用力作用力。v有机分子是有机分子是共价键化合物共价键化合物，因其电子被局域化，故导电性不，因其电子被局域化，故导电性不佳。然而有一类有机分子因其具有佳。然而有一类有机分子因其具有-电子电子，而在适当组合下，而在适当组合下，这些这些-电子电子不会被局域化，而其键结是以单、双键方式交互不会被局域化，而其键结是以单、双键方式交互形成（称为形成（称为共轭分子共轭分子），而其特性因），而其特性因-电子电子能够在其共轭能够在其共轭-轨道轨道上
46、移动，故具有导电性。利用此类单体分子便能聚合上移动，故具有导电性。利用此类单体分子便能聚合产生产生“共轭聚合物共轭聚合物”。最早的共轭聚合物即为聚乙烯，其具。最早的共轭聚合物即为聚乙烯，其具有高导度。有高导度。2022-11-1146v有机半导体有机半导体:导电程度介于导体与半导体之间，应用范围非导电程度介于导体与半导体之间，应用范围非常广，多用于电磁波遮蔽体、抗静电涂布等。而利用其掺杂常广，多用于电磁波遮蔽体、抗静电涂布等。而利用其掺杂及去掺杂的行为，可用于充电式电池、智能电变色窗、太阳及去掺杂的行为，可用于充电式电池、智能电变色窗、太阳电池、光存储、非线性光学器件等。当前最热门的应用则是电
47、池、光存储、非线性光学器件等。当前最热门的应用则是OLEDOLED。v目前正进入产业化阶段。目前正进入产业化阶段。OLEDOLED在材料与技术专利部分主要有在材料与技术专利部分主要有两大阵营，分别为两大阵营，分别为小分子小分子及及高分子材料高分子材料。目前。目前OLEDOLED量产的产量产的产品有品有90%90%以上为以上为被动式单色或多彩小尺寸显示器被动式单色或多彩小尺寸显示器，应用市场，应用市场主要为手机、主要为手机、PDAPDA、手持游戏机和数字相机等。若从技术及、手持游戏机和数字相机等。若从技术及市场发展趋势来看，市场发展趋势来看，OLEDOLED将会往将会往主动式、全彩和大尺寸发展主
48、动式、全彩和大尺寸发展，进而直接威胁进而直接威胁TFT-LCDTFT-LCD和和PDPPDP等平面显示器的市场。等平面显示器的市场。2022-11-11475.等离子体显示材料等离子体显示材料什么是等离子体什么是等离子体 等离子体等离子体就是被激发电离气体，达到一定的电就是被激发电离气体，达到一定的电离度，气体处于导电状态，这种状态的电离气体就表离度，气体处于导电状态，这种状态的电离气体就表现出集体行为，即电离气体中每一带电粒子的运动都现出集体行为，即电离气体中每一带电粒子的运动都会影响到其周围带电粒子，同时也受到其他带电粒子会影响到其周围带电粒子，同时也受到其他带电粒子的约束。由于电离气体整
49、体行为表现出电中性，也就的约束。由于电离气体整体行为表现出电中性，也就是是电离气体内正负电荷数相等电离气体内正负电荷数相等，称这种气体状态为，称这种气体状态为等等离子体态离子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气态都。由于它的独特行为与固态、液态、气态都截然不同，故称之为截然不同，故称之为物质第四态物质第四态。2022-11-1148 看似看似“神秘神秘”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的宙的9999。等离子体可分为两种：等离子体可分为两种：高温和低
50、温等离子体。高温和低温等离子体。高温等离高温等离子体只有在温度足够高时发生的。太阳和恒星不断地发出这子体只有在温度足够高时发生的。太阳和恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的种等离子体，组成了宇宙的9999。低温等离子体是在常温下。低温等离子体是在常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。等离子体是一种很好的导电体，可以利用电场和磁场来控等离子体是一种很好的导电体，可以利用电场和磁场来控制等离子体。制等离子体。如焊工们用高温等离子体焊接金属。如焊工们用高温等离子体焊接金属。等离子体物等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间科学的进一步发展提理的发
