第四章：-光显示材料课件

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1、1.显示技术发展史显示技术发展史黑白显示黑白显示彩色显示彩色显示数字显示数字显示激光激光显显示示OLED3D显显示示电电子子纸纸技技术术FEDOLED 2005?OLED 2005?CRT 19402025CRT 19402025LCD 19802050?LCD 19802050?19401940200020002025202520502050显示器的時代变迁电子显电子显示器件示器件主动发光型主动发光型（发光型）（发光型）非主动发光型非主动发光型（受光型）（受光型）阴极射线管显示器（阴极射线管显示器（Cathode Ray Tube，CRT）等离子体显示器（等离子体显示器（Plasma Dis

2、play Panel，PDP）电致发光显示器（电致发光显示器（Electroluminescent Display,ELD）真空荧光显示器（真空荧光显示器（Vacuum Fluorescent Display，VFD）发光二极管显示器（发光二极管显示器（Light Emitting Diode Display，LED Display）场致发射显示器（场致发射显示器（Field Emission Display，FED）有机发光二极管显示器（有机发光二极管显示器（Organic Light Emitting Diode Display，OLED Display）液晶显示器（液晶显示器（Liqui

3、d Crystal Display，LCD）电致变色显示器（电致变色显示器（Electrochromism Display，ECD）按发光类型分类按发光类型分类利用信息来调制个像素利用信息来调制个像素的发光亮度和颜色，进的发光亮度和颜色，进行直接显示行直接显示本身不发光，本身不发光，而是利用信息而是利用信息调制外光源而调制外光源而使其达到显示使其达到显示的目的的目的2.发光显示材料发光显示材料正投式正投式背投式背投式直观式直观式投影式投影式图像直接显示图像直接显示在显示器件的在显示器件的屏幕上屏幕上把显示器件生成的较把显示器件生成的较小图像源，通过透镜小图像源，通过透镜等光学系统放大投影等光学

4、系统放大投影于屏幕上于屏幕上Digital Light Processor数字光处数字光处理器理器Liquid Crystal on Silicon 硅基液晶硅基液晶按观看位置分类按观看位置分类2.1 CRT(Cathode Ray Tube)显显示的特点示的特点组成：组成：电子枪电子枪(Electron Gun)，偏转线圈偏转线圈(Deflection coils)，荫罩荫罩(Shadow mask)，荧光粉层荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳及玻璃外壳v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：在电子枪中，阴极被灯丝间接加热至约2000

5、时，阴极发射大量的电子，经加速、聚焦、偏转后轰击荧光屏上的荧光粉，发出可见光。灰度灰度:控制每个像素的电子束强度控制每个像素的电子束强度 1 场信号场信号:扫描过程中每个图像的扫描周期扫描过程中每个图像的扫描周期 CRT显像管图像显示原理显像管图像显示原理Principle of image display scheme for CRTelectron gun 电子枪电子枪电子束电子束electron beamPixel像素像素scan line 扫描线扫描线1TV-field1场信号场信号2023/8/19CRT荧光粉 CRT荧光粉一般具有高的发光效率和各种各样的发射光荧光粉一般具有高的发光

6、效率和各种各样的发射光谱。制备谱。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纯度较高的纯度。例如，。例如，Fe、Co、Ni、Mn质量分数不超过质量分数不超过110-7，Cu的质量分数不的质量分数不超过超过510-8。荧光粉由荧光粉由基质、激活剂基质、激活剂和和助熔剂助熔剂组成。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

7、晶体形成和长大，并使激活剂易于进入晶并使激活剂易于进入晶格中而加入的物质。往格中而加入的物质。往往不含在最终产品中。往不含在最终产品中。杂质类型杂质类型 激活剂激活剂：对某种特定的化合物起激活作用，使原来不发光或发：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，如光很微弱的材料发光，如ZnS:Ag共激活剂共激活剂：与激活剂协同激活基质的杂质，掺入后有利于发光：与激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，如中心的形成，称为共激活剂，如ZnS：Cu，Al敏化剂敏化剂：能够将所吸收的能量传给发光中心，有助于激活剂引：能够将所吸收的能量传给发光中心，有助于

8、激活剂引起的发光，使发光亮度增加，称为敏化剂，如起的发光，使发光亮度增加，称为敏化剂，如YF3：Yb，Er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接：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。作用的杂质，如碱金属、碱土金属等。2023/8/111荧光粉的制备配料配料(Y2O3:Eu)（Y0.96Eu0.04）2O3助熔剂（助熔剂（NH4Cl，Li2SiO3）球磨球磨选粉选粉中性中性烧结烧结1340下灼烧12h石英坩埚石英坩埚氧化

9、铝坩埚氧化铝坩埚253.7nm紫外光紫外光去离子水洗去离子水洗CRT典型发光粉特性荧光粉的发光特性表征阴极射线管显示器阴极射线管显示器阴极射线管显示器的优缺点阴极射线管显示器的优缺点 优点：优点：视角度大、无坏点、色彩还原度高、视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短响应时间极短 缺点：缺点：体积大，重量大，耗电量大，辐射较体积大，重量大，耗电量大，辐射较强，容易磁化等强，容易磁化等2023/8/1142.2 FED(Field Emission Display)发光材料发光机理发光机理：属于电子射线激发发光（阴极发光）。将强

10、电场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，通过电场使电子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（发射到真空中（冷阴极冷阴极）。）。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，亮度高。FED基本基本结结构构2023/8/116FED发光材料FED采用矩阵式逐行扫描方式，寻址时间较长（几十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，容易发光饱和并老微秒），使发光粉库仑负载较大，容易发光饱和并老化。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）

11、、（蓝光）、ZnCa2O4:Mn（绿粉）、（绿粉）、Gd2O2S:Tb（绿（绿粉）、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发光粉成为当务之急。发光粉成为当务之急。2023/8/117项项目目CRTFED阴极阴极类类型型热热阴极阴极冷阴极冷阴极加速加速电压电压1530kV3008000V扫扫描方式描方式逐点逐点扫扫描描矩矩阵阵式逐行式逐行扫扫描描寻寻址址时间时间ns量量级级几十几十sCRT与FED2023/8/1182.3 真空荧光显示器（VFD）VFD(vacuum fluorescence display)是是1967年由伊势电年由伊

12、势电子工业公司开发的光电显示器件，它子工业公司开发的光电显示器件，它利用电子撞击荧利用电子撞击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光显示器件光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光显示器件。用途用途：它可以做：它可以做多色彩显示多色彩显示，亮度高，又可以用低电，亮度高，又可以用低电压来驱动，压来驱动，易与集成电路配套易与集成电路配套，用于家电产品、，用于家电产品、AV产产品、车载设备和测试设备等方面。品、车载设备和测试设备等方面。2023/8/119VFD基本结构基本原理：当对涂有氧化材料的阴极加热时，它在近650度时发射热电子。热电子被金属网栅加速后，再轰击阳极的荧光物质发光。结构：玻璃面板 阴极

13、栅极 阳极（涂荧光物质）玻璃衬底2023/8/120灯灯丝丝：直径直径为为1020m的的钨丝钨丝用用热电热电子子发发射率射率 高的氧化物涂覆高的氧化物涂覆栅栅极：极：开孔度大的开孔度大的筛筛网状网状极薄不极薄不锈钢锈钢板板荧荧光材料：光材料：ZnO：Zn（蓝绿蓝绿色）色）多种荧光粉发光频谱多种荧光粉发光频谱2023/8/1222.4 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单晶发光材料单晶发光材料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，又称场致发光。相应的材料称为

14、电致发光（场致发光）材料。无机电致发光材料分类2023/8/124电致发光材料电致发光（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：本征型电致发光本征型电致发光：荧光粉中的电子或由电极注入的电子在外：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速，碰撞发光中心并使其激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，电子在恢复到基态时辐射发光。发或离化，电子在恢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入电子和空穴，：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时，以光的形式释

15、放出多余的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。注入式电致发光的基本结构是能量。注入式电致发光的基本结构是结型二极管（结型二极管（LEDLED）；）；电致发光薄膜电致发光薄膜为使器件能够耐受高电压为使器件能够耐受高电压，因此，因此绝缘层应具有高的介电强度；绝缘层应具有高的介电强度；绝缘层要有高的介电系数，绝缘层要有高的介电系数，使电使电压能尽可能多地分配到发光膜压能尽可能多地分配到发光膜绝缘膜通常采用绝缘膜通常采用Y2O3或或Si3N4器件的制作采用器件的制作采用电子束真空蒸发或射频溅射电子束真空蒸发或射频溅射的方法，将各层膜按次序蒸发的方法，将各层膜按次序蒸发碰撞离化过程

16、示意图碰撞离化过程示意图薄膜薄膜EL机理：机理：碰撞离化（激碰撞离化（激发发）而次级电子又将被加速，这就是电子的倍增过程。而次级电子又将被加速，这就是电子的倍增过程。过过程程1.电子可以穿过势垒进入导带产生电子可以穿过势垒进入导带产生隧道效隧道效应应过过程程2.电子在导带中被电场加速电子在导带中被电场加速3.发光中心发光中心4.晶格晶格(interface state)IS当器件加电压后，当器件加电压后，ZnS能带倾斜，在边界出现一个能带倾斜，在边界出现一个三角形势垒。界面态和三角形势垒。界面态和ZnS导带之间的距离缩小了导带之间的距离缩小了达到一定速度后即可离化达到一定速度后即可离化发发光中

17、心或晶格光中心或晶格,产产生更多生更多的的电电子，即次子，即次级电级电子子（Secondary electrons）带中的一部分电子可能直接激发发光中心带中的一部分电子可能直接激发发光中心一部分则可能从导带落入发光中心的激发能级。一部分则可能从导带落入发光中心的激发能级。这些结果都可以产生发光。这些结果都可以产生发光。2023/8/127ACTFEL结构示意图交流粉末电致发光交流粉末电致发光2023/8/128交流粉末电致发光交流粉末电致发光交流粉末电致发光结构图交流粉末电致发光结构图目前的交流粉末电致发光多采用目前的交流粉末电致发光多采用ZnS:CuZnS:Cu粉末粉末，器件由三层组成。，器

18、件由三层组成。发光层作用：消除漏电流与避免击穿发光层作用：消除漏电流与避免击穿2023/8/129优点：优点：寿命长寿命长（大于（大于2 2万小时），万小时），亮度高，工作温度宽亮度高，工作温度宽（-55-55+125+125）缺点：缺点：掺不同杂质则发不同的光，只有掺掺不同杂质则发不同的光，只有掺MnMn的发光效率高，且的发光效率高，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当今研究的课题。当今研究的课题。应用：应用：EL EL器件目前已被应用在背光源照明上，在汽车、飞机及其器件目前已被应用在背光源照明上，在汽车、飞机及其他

19、设备仪器仪表、手机、手表、电子钟、他设备仪器仪表、手机、手表、电子钟、LCDLCD模块、笔记本电脑模块、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，出口通道等发光指示牌上的发光显示器件。口通道等发光指示牌上的发光显示器件。交流粉末电致发光优缺点交流粉末电致发光优缺点2023/8/130几种电致发光粉特性2023/8/131发光二极管（发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）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。它是利用固体半导固体半导体芯片体芯片作为发光材料，在半导体中通过的载流

20、子发作为发光材料，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，发出某种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。颜色的光或者白光。LED照明产品就是利用照明产品就是利用LED作为光源作为光源制造出来的制造出来的照明器具。照明器具。发光二极管LED形成空间电荷区形成空间电荷区 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。PN结及其单向导电性结及其单向导电性 扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区变宽。电荷区

21、变宽。扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这一对相反的这一对相反的这一对相反的这一对相反的运动最终达到运动最终达到运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。度固定不变。度固定不变。多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结+PN结的单向导电性结的单向导电性PN 结加正向电压（正向偏置）结加正向电压（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正

22、、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被内电场被内电场被内电场被削弱，多子削弱，多子削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大的形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。扩散电流。扩散电流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽PN 结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，

23、由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。+PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态

24、。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+2023/8/135LED发光原理二极管特性：二极管特性：正向导通、反向截止、击穿特性正向导通、反向截止、击穿特性。发光二极管一般由发光二极管一般由-族化合物，如族化合物，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，其核心是（磷砷镓）等半导体制成的，其核心是PN结结。发光机理：发光机理：在正向电压下，电子由在正向电压下，电子由N区注入区注入P区，空区，空穴由穴由P区注入区注入N区。进入对方区域的少数区。进入对方区域的少数载流子载流子(少子少子)一部分与多数载流子一部分与多数载流子(多

25、子多子)复合而发光，如右图所示。复合而发光，如右图所示。LED结结构及构及发发光原理光原理基本基本结结构：一构：一块电块电致致发发光的半光的半导导体材料，置于一个有引体材料，置于一个有引线线的架的架子上，然后四周用子上，然后四周用环环氧氧树树脂脂密封，起到保密封，起到保护护内部芯内部芯线线的作用。的作用。在在PN结中，注入的少数载流子与多数结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。为光能。PN结加反向电压，少数载流结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。子难以注入，故不

26、发光。这种利用这种利用注入式电致发光原理注入式电致发光原理制作的制作的二极管叫发光二极管，通称二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于当它处于正向工作状态正向工作状态时，电流从时，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。LED光参数介绍光参数介绍发发光效率和光通量光效率和光通量:发发光效率就是光效率就是光通量与光通量与电电功率之比功率之比。发发光效率表征了光源的光效率表征了光源的节节能特性。能特性。发发光光强强度和光度和光强强分布：分布：LED发发光光强强度是表征

27、度是表征它在某个方向上的它在某个方向上的发发光光强强弱弱，直接影响，直接影响到到LED显显示装置的最小示装置的最小观观察角度。察角度。波波长长：对对于于LED的光的光谱谱特性，主要看它的特性，主要看它的单单色性是否色性是否优优良，而且要良，而且要注意到注意到红红、黄、黄、蓝蓝、绿绿、白色、白色LED等主要的等主要的颜颜色是否色是否纯纯正。正。参量：参量：发光效率和光通量发光效率和光通量，发光强度及光强分布发光强度及光强分布，波长波长2023/8/138LED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

28、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，环氧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，也没有：环保效益更

29、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，可以安全触辐射，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。摸，属于典型的绿色照明光源。v高新尖高新尖：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，成功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、嵌入式控制技术等所以亦是融合了计算机技术、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数字信息化产品是半导体光电器件“高新尖高新尖

30、”技术，具有在线编程、无限升级、技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。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三种光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有颜色具有256256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种颜色，形种颜色，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。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。2023/8/139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

31、性：发光在可见光区，禁带宽度3.26eV Eg1.63eV；材料必须容易做成n型及p型；具有高效率的发光中心或复合发光；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。u二元化合物：GaP（红绿）、GaN（红绿蓝黄白）、GaAs和SiC等；u三元化合物：控制混晶的成分比可以改变禁带宽度，实现多色化，AlxGa1-xAs、GaAs1-xPx、In1-xGaxP和In1-xAlxP等；u四元化合物：可以在相当宽的范围内控制禁带宽度与晶格常数，如InGaAsP在室温下能实现0.553.40m波长的发光。2023/8/140有机发光显示器（有机发光显示器（OLED）又称有机发光

32、二极管，是以又称有机发光二极管，是以有机薄膜有机薄膜作为发光体的自发光显示器件。作为发光体的自发光显示器件。OLED：有机电致发光可以卷起来的显示器41OLED分类Categories:主动式主动式小分子小分子OLED被动式被动式高分子高分子OLED主动式主动式高分子高分子OLED被动式被动式小分子小分子OLED依发光材料分子大小依发光材料分子大小依依驱驱动动方方式式OLEDOLED与与LCDLCD相比较，优势明显：相比较，优势明显：薄膜化的全固态器件，薄膜化的全固态器件，更轻、更薄更轻、更薄；高亮度，高分辨率高亮度，高分辨率；宽视角宽视角，上下左右视角宽度大于，上下左右视角宽度大于17017

33、0度；度；微秒级响应速度微秒级响应速度，是，是LCDLCD的的10001000倍；倍；无需背光源，低能耗无需背光源，低能耗；工艺较工艺较LCDLCD简单，简单，成本低成本低；在在-20 70-20 70 都能正常工作。都能正常工作。OLED优点43Structure:玻玻 璃璃 基基 板板ITO 阳极阳极隔离层隔离层(空穴空穴)N2发射层发射层阴极阴极保护层保护层Theory:OLED基本结构为在两电极间置放有机发光层，其中之一电极必基本结构为在两电极间置放有机发光层，其中之一电极必须为透明电极须为透明电极(e.g.ITO透明电极透明电极)，以方便有机层所产生的光线穿，以方便有机层所产生的光线

34、穿透。当电流通过有机层时，电流使空穴与电子分别由正、负极出透。当电流通过有机层时，电流使空穴与电子分别由正、负极出发，有效率地在有机材料层相遇而产生发光。发，有效率地在有机材料层相遇而产生发光。OLED结结构构图图2023/8/144OLEDOLED的发光机理的发光机理：在外加电场驱动下，由电极注入的电子和：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，这些能量传递给有机发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，使其从基态跃迁到激发态，当受激分子由激光物质的分子，使其从基态跃迁到激发态，当受激分子由激发态回到基态时，辐射跃迁产生发光现象。发态回到

35、基态时，辐射跃迁产生发光现象。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择及电子自选择及电子自旋旋的特性，只有的特性，只有25%（单重态到基态）的能量可以用来当作（单重态到基态）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（三重态到基态）的能量以磷光或热的形式回归到基态。热的形式回归到基态。OLEDOLED发光机制发光机制 有机电致发光材料 按功能分：按功能分：组组装装Triple layer structure for OEL devices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有机电

36、致发光过程有机电致发光过程载流子注入载流子注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别：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极之间的有机功能薄膜层从阴极和阳极注入夹在电极之间的有机功能薄膜层载流子迁移载流子迁移：注入的电子和空穴分别从电子传输层：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和空穴传输层向发光层迁移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激子迁移激子迁移：激子在电场作用下迁移，将能量传递给：激子在电场作用下迁移，将能量传递给发光中心发光中心电致发光电致发光：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47OLE

37、D制备过程Process:湿式清洗湿式清洗UV处理处理空穴层成膜空穴层成膜镀发射层镀发射层阴极膜成膜阴极膜成膜保护层成膜保护层成膜封装封装2023/8/148OLED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（EL）则是以）则是以原子原子为主。为主。OELD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EL是来自其是来自其原子原子之作用力之作用力。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，故导电性不佳。，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然而有一类有机分子因其具有-电子电子，而在适

38、当组合下，这些，而在适当组合下，这些-电子电子不会被局域化，而其键结是以单、双键方式交互形成不会被局域化，而其键结是以单、双键方式交互形成（称为（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-轨道轨道上上移动，故具有导电性。利用此类单体分子便能聚合产生移动，故具有导电性。利用此类单体分子便能聚合产生“共轭共轭聚合物聚合物”。最早的共轭聚合物即为聚乙烯，其具有高导度。最早的共轭聚合物即为聚乙烯，其具有高导度。OLED与无机与无机LED对比对比OLEDLCDOLED与与LCD色彩色彩对比对比2023/8/150有机半有机半导导体体:导电导电程度介于程度介于导导

39、体与半体与半导导体之体之间间，应应用范用范围围非常非常广，多用于广，多用于电电磁波遮蔽体、抗静磁波遮蔽体、抗静电电涂布等。而利用其涂布等。而利用其掺杂掺杂及及去去掺杂掺杂的行的行为为，可用于充，可用于充电电式式电电池、智能池、智能电变电变色窗、太阳色窗、太阳电电池、光存池、光存储储、非、非线线性光学器件等。当前最性光学器件等。当前最热门热门的的应应用用则则是是OLED。目前正目前正进进入入产业产业化化阶阶段。段。OLED在材料与技在材料与技术专术专利部分主要利部分主要有两大有两大阵营阵营，分，分别为别为小分子小分子及及高分子材料高分子材料。目前。目前OLED量量产产的的产产品有品有90%以上以上为为被被动动式式单单色或多彩小尺寸色或多彩小尺寸显显示器示器，应应用用市市场场主要主要为为手机、手机、PDA、手持游、手持游戏戏机和数字相机等。若从技机和数字相机等。若从技术术及市及市场发场发展展趋势趋势来看，来看，OLED将会往将会往主主动动式、全彩和大尺式、全彩和大尺寸寸发发展展，进进而直接威而直接威胁胁TFT-LCD和和PDP等平面等平面显显示器的市示器的市场场。OLED的的应用应用OLED显显示器的示器的应用应用