L11-光電顯示材料(1)

1、111.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)11.2 11.2 光電顯示材料和器件的光電顯示材料和器件的 基本特性基本特性11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料11 光電顯示材料光電顯示材料(1)(1) 211 11 光電顯示材料光電顯示材料(1)信息顯示技術(shù)信息顯示技術(shù)將各種形式的信息將各種形式的信息( (如文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖如文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像和活動圖像作用于人的視覺而使人感知的像和活動圖像作用于人的視覺而使人感知的手段手段) )靜止信息顯示手段靜止信息顯示手段：打印機，復(fù)印機，掃描儀：打印機，復(fù)印機，掃描儀活動圖像顯示手段活動圖像顯示手段： I. I.

2、陰極射線管陰極射線管 II.II.平板顯示技術(shù)，包括：平板顯示技術(shù)，包括： 液晶顯示，場致發(fā)射顯示，等離子液晶顯示，場致發(fā)射顯示，等離子 體顯示，發(fā)光二極管顯示等體顯示，發(fā)光二極管顯示等311 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光輻射是電磁輻射的一種，具有波粒二象性。光輻射是電磁輻射的一種，具有波粒二象性。本節(jié)主要利用光輻射的粒子性來討論問題。本節(jié)主要利用光輻射的粒子性來討論問題。光輻射頻段光輻射頻段： 紫外輻射：波長紫外輻射：波長10nm10nm390nm390nm 可見光：可見光

3、： 波長波長390nm390nm770nm770nm 紅外輻射：波長紅外輻射：波長770nm770nm10106 6nmnm1. 光輻射與光光輻射與光411 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)5伴隨有發(fā)射光子的電子躍遷稱為輻射躍遷伴隨有發(fā)射光子的電子躍遷稱為輻射躍遷2*. 半導(dǎo)體的輻射躍遷半導(dǎo)體的輻射躍遷(1)(1)本征輻射躍遷本征輻射躍遷1)1)直接輻射躍遷直接輻射躍遷，其復(fù)合率為：，其復(fù)合率為：2)2)間接輻射躍遷間接輻射躍遷2( )exp() 1vvRhvkT11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1

4、 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)611 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)711 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)811 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)911 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)10(2)(2)激子輻射復(fù)合激子輻射復(fù)合1)1)自由激子復(fù)合自由激子復(fù)合2)2)束縛激子復(fù)合束縛激子復(fù)合gxhvE

5、EgxphvEEEgxbhvEEE11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)1111 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)1211 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)13(3)(3)能帶與雜質(zhì)能級之間的輻射躍遷能帶與雜質(zhì)能級之間的輻射躍遷1)1)淺躍遷淺躍遷2)2)深躍遷深躍遷giphvEEEgihvEE電子從導(dǎo)帶至電離的淺施主或從電離的電子從導(dǎo)帶至電離的淺施主或從電離的淺受主至價帶的輻射躍遷淺受

6、主至價帶的輻射躍遷電子從導(dǎo)帶向受主能級或者施主能級向電子從導(dǎo)帶向受主能級或者施主能級向價帶的躍遷價帶的躍遷11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)1411 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)1511 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)16(4)(4)施主與受主間的輻射躍遷施主與受主間的輻射躍遷三個重要特征三個重要特征：指被施主束縛的電子和被受主束縛的空指被施主束縛的電子和被受主束縛的空穴相復(fù)合

7、，同時發(fā)出能量通常低于半導(dǎo)穴相復(fù)合，同時發(fā)出能量通常低于半導(dǎo)體禁帶寬度的光子的過程體禁帶寬度的光子的過程1)1)如果施主或受主能級不很深，這種輻如果施主或受主能級不很深，這種輻射躍遷可以在施主與受主間距離范圍很射躍遷可以在施主與受主間距離范圍很寬的對中發(fā)生；寬的對中發(fā)生；2)2)發(fā)射的光子能量，為施主受主對與發(fā)射的光子能量，為施主受主對與距離的函數(shù)，且隨距離的減少而增加距離的函數(shù)，且隨距離的減少而增加3)3)輻射躍遷的幾率隨距離的增加而降低加輻射躍遷的幾率隨距離的增加而降低加11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)1711 1

8、1 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)1811 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)19不伴隨有發(fā)射光子的電子躍遷過程不伴隨有發(fā)射光子的電子躍遷過程3. 半導(dǎo)體的無輻射復(fù)合半導(dǎo)體的無輻射復(fù)合(1)(1)俄歇復(fù)合俄歇復(fù)合有三個載流子有三個載流子( (兩個電子和一個空穴或兩個兩個電子和一個空穴或兩個空穴和一個電子空穴和一個電子) )參與的躍遷過程。如一個參與的躍遷過程。如一個電子和一個空穴相復(fù)合時，所釋放出來的能電子和一個空穴相復(fù)合時，所釋放出來的能量與動量交給第三個載流

9、子，它可以通過發(fā)量與動量交給第三個載流子，它可以通過發(fā)射聲子將此能量耗散，或者引起其它效應(yīng)。射聲子將此能量耗散，或者引起其它效應(yīng)。11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)2011 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)2111 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)22(2) (2) 表面復(fù)合表面復(fù)合由于表面態(tài)的存在而引起的表面處發(fā)生的無由于表面態(tài)的存在而引起的表面處發(fā)生的無輻射復(fù)合。輻射復(fù)合。1)1

10、)表面態(tài)一般存在于禁帶之中表面態(tài)一般存在于禁帶之中2)2)表面態(tài)具有俘獲載流子的本領(lǐng)表面態(tài)具有俘獲載流子的本領(lǐng)( (陷阱陷阱) )3)3)表面態(tài)形成的陷阱可轉(zhuǎn)化為復(fù)合中心表面態(tài)形成的陷阱可轉(zhuǎn)化為復(fù)合中心11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)23(3) (3) 通過缺陷或摻雜物的復(fù)合通過缺陷或摻雜物的復(fù)合如果半導(dǎo)體內(nèi)部含有的局部缺陷及微小摻雜如果半導(dǎo)體內(nèi)部含有的局部缺陷及微小摻雜物建立起連續(xù)或準連續(xù)的能級譜，則可能發(fā)物建立起連續(xù)或準連續(xù)的能級譜，則可能發(fā)生與表面能級似的內(nèi)表面復(fù)合。生與表面能級似的內(nèi)表面復(fù)合。(4) (4) 多

11、聲子復(fù)合多聲子復(fù)合受激電子在復(fù)合躍遷時釋放出的能量通常比受激電子在復(fù)合躍遷時釋放出的能量通常比聲子的能量要大得多，因此需要以較高的幾聲子的能量要大得多，因此需要以較高的幾率發(fā)射出一定數(shù)目的聲子。這個無輻射復(fù)合率發(fā)射出一定數(shù)目的聲子。這個無輻射復(fù)合過程稱為多聲子復(fù)合。過程稱為多聲子復(fù)合。11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)2411 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)25發(fā)光的定義：發(fā)光的定義：4*. 電致發(fā)光電致發(fā)光超過發(fā)光體所處溫度下熱輻射的輻射，并且這超

12、過發(fā)光體所處溫度下熱輻射的輻射，并且這種輻射具有超過光振動周期的持續(xù)時間。種輻射具有超過光振動周期的持續(xù)時間。熱輻射熱輻射：因自身溫度而產(chǎn)生的光輻射：因自身溫度而產(chǎn)生的光輻射(1) (1) 發(fā)光的分類發(fā)光的分類 熒光：余暉時間小于熒光：余暉時間小于1010-8-8s s的發(fā)光的發(fā)光 磷光：余暉時間大于磷光：余暉時間大于1010-8-8s s的發(fā)光的發(fā)光11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)261). 1). 光致發(fā)光光致發(fā)光入射光照射半導(dǎo)體材料后，在半導(dǎo)體中同時產(chǎn)入射光照射半導(dǎo)體材料后，在半導(dǎo)體中同時產(chǎn)生電子生電子- -空穴

13、對，然后它們復(fù)合并向外發(fā)射出空穴對，然后它們復(fù)合并向外發(fā)射出另外的光子另外的光子2).2).化學(xué)發(fā)光化學(xué)發(fā)光 由化學(xué)反應(yīng)引起的發(fā)光過程由化學(xué)反應(yīng)引起的發(fā)光過程3).3).摩擦發(fā)光摩擦發(fā)光機械作用所引起的發(fā)光稱為摩擦發(fā)光機械作用所引起的發(fā)光稱為摩擦發(fā)光4).4).陰極射線致發(fā)光陰極射線致發(fā)光 5).5).電致發(fā)光電致發(fā)光在高能電子束作用下固體的發(fā)光在高能電子束作用下固體的發(fā)光 在直流或交流電場直接作用下引起的發(fā)光在直流或交流電場直接作用下引起的發(fā)光11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)27(2).(2).電致發(fā)光的特點電致發(fā)光

14、的特點兩個基本形式：兩個基本形式：1.1.載流子注入晶體中及隨后的載流子注入晶體中及隨后的復(fù)合所引起；復(fù)合所引起；2.2.由于粉末材料在強電場作用下由于粉末材料在強電場作用下通過碰撞電離激發(fā)而產(chǎn)生。通過碰撞電離激發(fā)而產(chǎn)生。特點特點：1). 直接將電能轉(zhuǎn)換為光能，沒有中間形式的直接將電能轉(zhuǎn)換為光能，沒有中間形式的能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換2).2).發(fā)光體是整個電路的一部分發(fā)光體是整個電路的一部分 4).4).非平衡載流子的復(fù)合過程受到電場的控制非平衡載流子的復(fù)合過程受到電場的控制3).3).樣品本身及樣品上電致發(fā)光的不均勻性樣品本身及樣品上電致發(fā)光的不均勻性 11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1)

15、11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)28(3).(3).電致發(fā)光的機理電致發(fā)光的機理1).1).注入式發(fā)光注入式發(fā)光I 正向偏置的正向偏置的p-n結(jié)結(jié)3).3).隧道效應(yīng)隧道效應(yīng) II 異質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)III 肖特基勢壘肖特基勢壘IV 金屬金屬-絕緣體絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2).2).碰撞的電離激發(fā)碰撞的電離激發(fā)11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)2911 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)3011 11 光電顯示材料光電顯示

16、材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)3111 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)3211 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)3311 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.1 11.1 光電顯示材料的物理基礎(chǔ)光電顯示材料的物理基礎(chǔ)3411 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.2 光電顯示材料和器件的基本特性光電顯示材料和器件的基本特性11.2 光電顯示材料和器件的基本特性光電顯示材料和器件的基本特性1. 顯

17、示材料特性顯示材料特性2. 光電顯示的分類光電顯示的分類3. 顯示全器件的基本特征顯示全器件的基本特征351. 顯示材料特性顯示材料特性顯示材料是指把電信號轉(zhuǎn)換成可見光顯示材料是指把電信號轉(zhuǎn)換成可見光信號的材料信號的材料(1) 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料 利用光發(fā)射直接進行顯示利用光發(fā)射直接進行顯示 1) 電子束激發(fā)材料，包括陰極射線發(fā)光材電子束激發(fā)材料，包括陰極射線發(fā)光材料，真空熒光材料，場發(fā)射顯示材料等料，真空熒光材料，場發(fā)射顯示材料等 2) 光激發(fā)材料，包括等離子體顯示材料，光激發(fā)材料，包括等離子體顯示材料，熒光燈材料等熒光燈材料等 3) 電場激發(fā)材料，包括電致發(fā)光材料，發(fā)電場激發(fā)材料，包

18、括電致發(fā)光材料，發(fā)光二極管材料等光二極管材料等11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.2 11.2 光電顯示材料和器件的基本特性光電顯示材料和器件的基本特性36(1) 受光顯示材料受光顯示材料: 利用電場作用下材料的光利用電場作用下材料的光學(xué)性能的變化實現(xiàn)顯示，通過反射、散射、學(xué)性能的變化實現(xiàn)顯示，通過反射、散射、干涉等現(xiàn)象，對其它光源所發(fā)出的光進行控干涉等現(xiàn)象，對其它光源所發(fā)出的光進行控制，即通過光交換進行顯示。制，即通過光交換進行顯示。 1) 改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài) 2) 選擇性光吸收選擇性光吸收 3) 改變光散射態(tài)改變光散射態(tài) 4) 產(chǎn)生光干涉產(chǎn)生光干涉11

19、11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.2 11.2 光電顯示材料和器件的基本特性光電顯示材料和器件的基本特性372. 光電顯示的分類光電顯示的分類共分為投影式、直視式和虛擬式三類共分為投影式、直視式和虛擬式三類(1) 亮度亮度: 指顯示器件的發(fā)光強度指顯示器件的發(fā)光強度 單位是單位是 cd m-23. 顯示器件的基本特征顯示器件的基本特征(2) 發(fā)光效率發(fā)光效率: 指顯示器件輻射出單位能量所指顯示器件輻射出單位能量所發(fā)出的光通量，單位為發(fā)出的光通量，單位為lm W-1(3) 對比度對比度: 顯示部分的亮度和非顯示部分的顯示部分的亮度和非顯示部分的亮度之比亮度之比(4) 分辨率分辨率: 像

20、元密度和器件包含的像元總數(shù)像元密度和器件包含的像元總數(shù)11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.2 11.2 光電顯示材料和器件的基本特性光電顯示材料和器件的基本特性3811 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.2 11.2 光電顯示材料和器件的基本特性光電顯示材料和器件的基本特性39(5) 灰度灰度 指屏上亮度的等級指屏上亮度的等級(7) 壽命和穩(wěn)定性壽命和穩(wěn)定性 初始亮度衰減到其一半所初始亮度衰減到其一半所需的時間稱為半壽命需的時間稱為半壽命(8) 色彩色彩(9) 視角視角(6) 響應(yīng)時間和余暉時間響應(yīng)時間和余暉時間(10) 工作電壓和功耗工作電壓和功耗11 11 光電顯示

21、材料光電顯示材料(1) 11.2 11.2 光電顯示材料和器件的基本特性光電顯示材料和器件的基本特性4011 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料1*. 電子束激發(fā)材料電子束激發(fā)材料2*. 電場激發(fā)顯示材料電場激發(fā)顯示材料3. 等離子體顯示材料等離子體顯示材料41指在電子束激發(fā)下發(fā)光的材料，又稱陰極射指在電子束激發(fā)下發(fā)光的材料，又稱陰極射線材料。主要用于電子束管、熒光顯示屏的線材料。主要用于電子束管、熒光顯示屏的制作。共分三類：制作。共分三類：1*. 電子束激發(fā)材料電子束激發(fā)材料(1) 陰極射線管陰極射線管 (CRT: Ca

22、thode Ray Tube)(2) 場致發(fā)射顯示和相關(guān)發(fā)光材料場致發(fā)射顯示和相關(guān)發(fā)光材料 (FED: Field Emission Display)(3) 真空熒光顯示真空熒光顯示 (VFD: Vacuum Fluorescence Display)11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料4211 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料4311 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料44工作條件：高電壓和低電壓電子束轟擊工作條件：高電壓和低電壓電子束轟擊 制

23、備：原料制備、提純、配料、灼燒、后處理制備：原料制備、提純、配料、灼燒、后處理 原材料要求：有害雜質(zhì)低于原材料要求：有害雜質(zhì)低于1 10-7(1) 陰極射線管陰極射線管 (CRT: Cathode Ray Tube) 1) CRT 熒光粉熒光粉：具有高的發(fā)光效率和各種：具有高的發(fā)光效率和各種各樣的發(fā)射光譜，包括可見光、紫外光和紅各樣的發(fā)射光譜，包括可見光、紫外光和紅外光。外光。11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料45II. 激活劑：對特定的化合物起激活作用激活劑：對特定的化合物起激活作用雜質(zhì)的分類：雜質(zhì)的分類：I. 猝滅劑：損害發(fā)光性能并使發(fā)

24、光亮度降低猝滅劑：損害發(fā)光性能并使發(fā)光亮度降低的雜質(zhì)的雜質(zhì)III. 共激活劑：與激活劑協(xié)同激活基質(zhì)的雜質(zhì)共激活劑：與激活劑協(xié)同激活基質(zhì)的雜質(zhì)IV. 敏化劑：有助于激活劑引起的發(fā)光，使發(fā)敏化劑：有助于激活劑引起的發(fā)光，使發(fā)光亮度增加的雜質(zhì)光亮度增加的雜質(zhì)V. 惰性雜質(zhì)：對發(fā)光性能影響較小、對發(fā)光惰性雜質(zhì)：對發(fā)光性能影響較小、對發(fā)光亮度和顏色不起直接作用的雜質(zhì)亮度和顏色不起直接作用的雜質(zhì)11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料4611 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料4711 11 光電顯示材料光電顯

25、示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料48（納米）（納米） 光譜色度坐標光譜色度坐標x x y y z z 3903900.17380.17380.00490.00490.82130.82133953950.17360.17360.00490.00490.82150.82154004000.17330.17330.00480.00480.82190.82194054050.17300.17300.00480.00480.82220.82224104100.17260.17260.00480.00480.82260.82264354350.16690.16690.00860.

26、00860.82450.82454404400.16440.16440.01090.01090.82470.82474454450.16110.16110.01380.01380.82510.82514504500.15660.15660.01770.01770.82570.82574554550.15100.15100.02270.02270.82630.82635105100.01390.01390.75020.75020.23590.23595155150.03890.03890.81200.81200.1491007430.07430.83380.83380.

27、09190.0919（納米）（納米） 光譜色度坐標光譜色度坐標x x y y z z 5205200.07430.07430.83380.83380.09190.09195255250.11420.11420.82620.82620.05960.05965305300.15470.15470.80590.80590.03940.03946806800.73340.73340.26660.26660.00000.00006856850.73400.73400.26600.26600.00000.00006906900.73440.73440.26560.26560.00000.000069569

28、50.73460.73460.26540.26540.00000.00007007000.73470.73470.26530.26530.00000.00007057050.73470.73470.26530.26530.00000.00007107100.73470.73470.26530.26530.00000.00007157150.73470.73470.26530.26530.00000.000011 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料49The simple color addition scheme for electric dis

29、plays. ExamplesInclude R+G+B=W, R+G=Y, and B+G=C, where Red (R), Blue (B),Green (G), Yellow (Y), Cyan (C), Magenta (M), and White (W). Color Addition青綠色紫紅色11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料50 2) 發(fā)光效率發(fā)光效率 陰極射線發(fā)光的能量效率陰極射線發(fā)光的能量效率 為整個發(fā)光過為整個發(fā)光過程各階段效率的乘積程各階段效率的乘積(1)(/)hv ES Q -背散射因子背散射因子 h -發(fā)射光子

30、的平均能量發(fā)射光子的平均能量 E-形成電子空穴對的平均能量形成電子空穴對的平均能量 Q-發(fā)光中心內(nèi)部輻射躍遷的量子效率發(fā)光中心內(nèi)部輻射躍遷的量子效率 S-由熱電子空穴對到發(fā)光中心的能量轉(zhuǎn)換的量由熱電子空穴對到發(fā)光中心的能量轉(zhuǎn)換的量子效率子效率11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料51 3) CRT工作原理工作原理 電子射線在真空管中加速和聚焦后照射到熒電子射線在真空管中加速和聚焦后照射到熒光體上使其發(fā)光，從而顯示圖像的器件。光體上使其發(fā)光，從而顯示圖像的器件。 發(fā)光發(fā)光：將處于低能量狀態(tài)：將處于低能量狀態(tài)(基態(tài)基態(tài))的電子激發(fā)的電子激發(fā)到高能量

31、狀態(tài)，然后被激發(fā)的電子從高能態(tài)到高能量狀態(tài)，然后被激發(fā)的電子從高能態(tài)返回低能態(tài)，將這個能量差以光的形式釋放返回低能態(tài)，將這個能量差以光的形式釋放出來。出來。 陰極射線發(fā)光陰極射線發(fā)光：熒光體內(nèi)的電子受到加速電：熒光體內(nèi)的電子受到加速電子的激發(fā)從而從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)并伴隨子的激發(fā)從而從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)并伴隨發(fā)光的現(xiàn)象發(fā)光的現(xiàn)象11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料5211 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料53工作條件：工作條件：300V8kV 特點：耗電低、體積小、亮度高特點：耗電低、體積小、

32、亮度高 微尖密度：微尖密度：106109微尖微尖cm-2(2) 場致發(fā)射顯示和相關(guān)發(fā)光材料場致發(fā)射顯示和相關(guān)發(fā)光材料 (FED: Field Emission Display) 發(fā)光機理：將強電場集中在陰極上面的圓錐發(fā)光機理：將強電場集中在陰極上面的圓錐形發(fā)射極上，通過電場使電子發(fā)射到真空中形發(fā)射極上，通過電場使電子發(fā)射到真空中再打到熒光粉上。再打到熒光粉上。(冷陰極冷陰極) 微尖材料：金剛石薄膜、硅單晶、金屬鉬等微尖材料：金剛石薄膜、硅單晶、金屬鉬等發(fā)光粉：發(fā)光粉：ZnO:Zn(藍粉藍粉), ZnGa2O4:Mn (綠粉綠粉), Y2O2S:Eu(紅粉紅粉)11 11 光電顯示材料光電顯示材

33、料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料54工作條件：工作條件：30V100V 特點：電壓低、柵極控制、彩色濾光片特點：電壓低、柵極控制、彩色濾光片 應(yīng)用：作為文字和數(shù)字顯示的器件應(yīng)用：作為文字和數(shù)字顯示的器件(3) 真空熒光顯示真空熒光顯示 (VFD: Vacuum Fluorescence Display) 發(fā)光機理：將發(fā)光機理：將低電場低電場施加到施加到熱陰極熱陰極上，并選上，并選擇性施加電壓于擇性施加電壓于柵極柵極和陽極，熱電子轟擊陽和陽極，熱電子轟擊陽極的發(fā)光物質(zhì)而使之發(fā)光。極的發(fā)光物質(zhì)而使之發(fā)光。發(fā)光粉：發(fā)光粉：ZnO:Zn(寬頻寬頻), 11 11 光電顯示材料光電

34、顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料5511 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料56場致發(fā)光：在電極為透明導(dǎo)電玻璃的平板場致發(fā)光：在電極為透明導(dǎo)電玻璃的平板電容器中，放進幾十微米厚的混有介質(zhì)的電容器中，放進幾十微米厚的混有介質(zhì)的發(fā)光粉，然后在兩個電極之間加上約百伏發(fā)光粉，然后在兩個電極之間加上約百伏的直流或交流電壓，即可獲得發(fā)光。的直流或交流電壓，即可獲得發(fā)光。2*. 電場激發(fā)顯示材料電場激發(fā)顯示材料(1) 電致發(fā)光材料電致發(fā)光材料 (EL: Electroluminescence)I. 高電場發(fā)光材料高電場發(fā)光材料II.

35、 低電場結(jié)型發(fā)光低電場結(jié)型發(fā)光無機材料無機材料有機材料有機材料11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料57A. 粉末發(fā)光材料粉末發(fā)光材料基質(zhì)材料：基質(zhì)材料： ZnS激活劑：激活劑：Cu1) 無機電致發(fā)光材料無機電致發(fā)光材料 純度要求：純度要求： 雜質(zhì)含量低于雜質(zhì)含量低于10-7特點：特點： 發(fā)光效率高、可覆蓋可見光發(fā)光效率高、可覆蓋可見光共激活劑：共激活劑：Al、稀土元素、稀土元素、Cl、Br 發(fā)光機理發(fā)光機理：Cu取代取代Zn稱為受主，與施主稱為受主，與施主Al或或Cl等一起組成發(fā)光中心等一起組成發(fā)光中心11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1

36、) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料5811 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料5911 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料60B. 薄膜發(fā)光材料薄膜發(fā)光材料 (FEL)基質(zhì)材料：基質(zhì)材料： 寬禁帶寬禁帶II-VI族化合物族化合物Zn2SiO4 和和 ZnGa2O4發(fā)光機理：絕緣層和發(fā)光層界面能級上俘獲發(fā)光機理：絕緣層和發(fā)光層界面能級上俘獲的電子在強電場的作用下，因隧道效應(yīng)而進的電子在強電場的作用下，因隧道效應(yīng)而進入發(fā)光體的導(dǎo)帶內(nèi)，經(jīng)加速后碰撞發(fā)光中心入發(fā)光體的導(dǎo)帶內(nèi)，經(jīng)加速后碰撞發(fā)光中

37、心原子，使其激發(fā)到高能態(tài)，該原子在回到基原子，使其激發(fā)到高能態(tài)，該原子在回到基態(tài)時發(fā)出光來態(tài)時發(fā)出光來器件結(jié)構(gòu)：絕緣層與發(fā)光薄膜構(gòu)成三明治器件結(jié)構(gòu)：絕緣層與發(fā)光薄膜構(gòu)成三明治11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料6111 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料6211 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料6311 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料64基質(zhì)材料：基質(zhì)材料： Alq3 (8-羥基喹啉的羥基喹啉的

38、Al配合物配合物)2) 有機電致發(fā)光材料有機電致發(fā)光材料 (OEL：Organic EL) OEL優(yōu)點：優(yōu)點： 工作電壓低、反應(yīng)時間短、工作電壓低、反應(yīng)時間短、發(fā)光效率高、易于實現(xiàn)全色顯示、輕便、發(fā)光效率高、易于實現(xiàn)全色顯示、輕便、柔性強、易加工、成本低柔性強、易加工、成本低OEL工作原理：工作原理：發(fā)光層內(nèi)載流子發(fā)光層內(nèi)載流子(電子和電子和空穴空穴)結(jié)合產(chǎn)生單態(tài)激子，最后單態(tài)激子結(jié)合產(chǎn)生單態(tài)激子，最后單態(tài)激子輻射衰減導(dǎo)致發(fā)光輻射衰減導(dǎo)致發(fā)光OEL缺點：缺點：發(fā)射光的純度較差發(fā)射光的純度較差11 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料6511 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料6611 11 光電顯示材料光電顯示材料(1) 11.3 11.3 發(fā)光顯示材料發(fā)光顯示材料67(2) 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 (LED：Light Emitting Diode)1) 材料特性和發(fā)光機理材料特性和發(fā)光機理對于可見光區(qū)的發(fā)光，要求對于可見光區(qū)的發(fā)光，要求 Eg 1.8eV，同時具備：同時具備：I. 導(dǎo)電性容易控制導(dǎo)電性容易控制II. 對發(fā)射光的透明性好對發(fā)射光的透明性好III. 發(fā)光躍遷幾率高發(fā)光躍