电致发光显示

ELD的定义、分类以及特点主要商品化ELD的原理ELD的驱动方式ELD的应用对ELD的展望主要内容李1、定义：电致发光（Electro luminescence,EL）是将电能直接转换成光能的一种物理现象。-----电控发光器件,物质受电子激发而发出光-----一种冷光源李EL按激发过程分类：

注入电致发光（注入EL）——在半导体PN结加正偏压时产生少数载流子注入，与多数载流子复合发光（LED）。高场电致发光（高场EL）——将发光材料粉末与介质的混合体或单晶薄膜夹持于透明电极板之间，外施电压，由电场直接激励电子与空穴复合而发光.2、电致发光的分类李高场EL中按发光层的结构可分为：粉末（分散）型、薄膜型按驱动方式可分为：交流型、直流型其详细分类如下图所示OLED李视角大，无闪烁。图像显示质量高。工作温度范围宽；受温度变化的影响小。是全固体显示元件，抗震荡。有小功耗、薄型、质轻等特征。3、ELD的优点李高场ELD特点李1、粉末型交流ELD的结构与原理1.1分散型交流ELD基本结构：1--金属电极2--发光颗粒3--透明电介质4--透明电极5--玻璃基片二、主要商品化ELD的原理李（1）

Destriau

效应1936年法国的Destriau发现粉末状的用铜激活(即掺微量铜杂质)的硫化锌发光材料，在交流电场作用下能发出可见光。1.2分散型交流ELD发光机理：观察一个ZnS分子看到的彗星状发光李碰撞激发--场强足够强,处于运动状态的电子数量足够多通过碰撞使发光材料的原子处于激发状态。能级跃迁—激发态能级跃迁发光如果电场方向不变,则处于运动状态的电子数目逐渐减少,不足以激发原子发生能级跃迁,则EL屏亮度逐渐降低直至不发光。-----解决办法交变电场随电场方向的改变，电脑将始终处于高速运动状态,使原子不间断发生能级跃迁。当电场变化频率足够快时,表现为亮度足够高且无闪烁现象。1.3分散型交流ELD激励结构：李1.4分散型交流ELD激励结构：在透明电极和背面电极之间施加交流电压时，随着电压上升，发光亮度也将上升。施加脉冲电压驱动时，如图,脉冲电压上升和下降时，都能看到有光输出。发光亮度L与施加电压的关系式为：L

L0

exp(C

/

U

)式中，L0、C是与激励条件、发光单元结构和荧光粉材料等有关的常数。施加脉冲电压发光图：李2、交流薄膜型ELD(ACTFELD)2.1交流薄膜ELD基本结构：1968

年

Bell

开发研制出薄膜电致发光显示器件，称之为“Lumocen”，即分子中心发光的新型电致发光器件。发光层：发光

（ZnS）中混入少量的不同杂质所制作的发光中心自上而下依次由金属电极第一绝缘层。发光层，第二绝缘层和透明氧化铟(ITO)电极，玻璃基底。----夹心型结构，光从下电极ITO

和玻璃衬底侧透出。李，当V>Vth时，由于隧穿效应，电子从绝缘层与发光层间的界面能级隧穿进入发光层的导带电子加速----1MV/cm的强电场加速，使其成为过热电子并碰撞激发Mn等发光中心。被激发的内壳层电子从激发能级向原始能级返回时，产生EL发光。2.2交流薄膜ELD激发原理：李驱动电压极性与光输出波形不同极性-----光强高。相同极性-----光强下降。继续施加相同极性的脉冲电压甚至不能发光。原因：内建电场把电子驱赶到发光层和绝

缘层界面处所致。造成发光层有效电压降低，碰撞离化几率减少，发光降低脉冲极性反向时，外加电场与内建电场叠

加，有效电压增加，电子从另一界面隧穿进

入发光层，对发光离子的碰撞离化几率增加，发光增强。2.3ACTFELD的驱动电压极性与光输出波形关系驱动电压极性与光输出波形图李3、陶瓷厚膜为绝缘介质的电致发光器件ceramic

thick-film

dielectric

electroluminescent

devices(TDELDs)3.1TDEL的结构特点与TFEL的结构特点比较李常规的TFEL器件：夹心型结构，光从下电极ITO和玻璃基片侧透出。TDEL器件：“倒置”结构。功能层依次为：玻璃基片、内电极、陶瓷厚膜（不透光）、平整化介质、发光层、透明绝缘层、上电从上电极ITO侧透出。TFEL与TDEL原理简图李3.2颗粒对TFEL和TDEL器件的影响颗粒对TFEL与TDEL器件影响示意图李TDEL器件的优势和潜 要在于简单的工艺、较低的成本和优异的、成本和性能，即性能。由于厚膜比TFEL中的薄膜介质厚好几倍，它显著地提高了介电强度和抗电击穿强度，并有效地消除了针孔缺陷问题和减少了工艺过程中对外来杂质的敏感度，提高了成品率。TDEL技术对净化室要求低。从工艺和生产所需环境角度，与PDP和LCD相比，在和组件成本方面可有30-50%的优势3.3TDEL的优势李高驱动电压---ACTFEL

器件的驱动电压往往在160V以上，难以集成电致发光显示器件实现全彩色比较难难以

大面积、无针孔等缺陷、厚度均匀的绝缘介质薄膜高场ELD的缺点与局限李OLED发光二极管（1）结构图4、注入型电致发光（热点）OLED发光二极管结构原理图李（2）OLED像素结构与产品结构李下面主要针对已达制品化的二层绝缘膜结构的薄膜交流EL元件的驱动方法加以介绍。作为线顺次驱动法，有帧更新(field

refresh)驱动法、对称驱动法。今后，随着ELD的大容量化、高精细化，人们将寄希望于有源矩阵驱动法。三.ELD的各种驱动方式李帧更新驱动法是将一个画面(1个半帧或1帧)的线顺次写入进行驱动，在每次驱动终了时，输入帧更新脉冲，该脉冲的极性与整个显示板中写入脉冲的极性相反。这种驱动方式有效地利用了极化效应。即因写入脉冲而选择发光的像素，在发光层内产生极化，并且此极化一直保持。而非选择发光的像素不会产生这种极化作用。当施加与整个显示板中的脉冲电压相同的帧更新脉冲时，由于极化电场的叠加，仅被选择像素发光。3.1帧更新驱动法李由于是对称驱动，能够比帧更新法施加更高的电压，因此可以在辉度饱和区域中使用。并且可得到显示板的辉度分布一致的显示结果，随使用时间的加长其变化也很小。而且正、负极性写入时可以进行变

频驱动，以获得良好的对比度。但在这种驱动方法中，作为扫描侧的驱动IC，需要耐高压(约250V)的两极性(N-MOSFET及P-MOSFET)等。3.2对称驱动法李。像LCD一样，ELD也可以采用有源矩阵式驱动，如在每个像素位置设置非晶硅薄膜三极管等驱动元件进行驱动，每个像素位置设置两个TFT(T1用于选址，T2用于EL驱动)和电容(Cs用于数据

，Cdv用于EL驱动)。由于ELD具有效应，可进行100％负载驱动。3.3有源矩阵驱动法李数字显示图形显示彩色显示LCD背照光源四.ELD的用途李据Lohja(荷)公司

，ZnS：Mn薄膜型交流ELD产品已正式用于空港航班显示板。下图即为基空港内设置的ELD航班显示板。每个数字或符号由8×11点构成，尺寸为40mm×35mm，亮度为

115cd／m^2，在50001x照度的周围光之下，其对比度为10：1。整个显示板的尺寸为3m×2.2m，厚度为20cm。每一行由45个符号组成，共16行。4.1数字显示李，；由ZnS：Mn制作的双层绝缘膜结构的橙黄色发光薄膜交流ELD显示器，应用范围不断扩大，逐步推广到笔记本电脑、微处理器等领域。目前市售的大型薄膜EL显示器的特性如表4-5所示从表4-5可以看出，EL显示器的视角都在120°以上，非常宽工作温度在0～50℃，也相当宽。4.2图形显示李以ZnS，CaS，SrS等作为发光层 ，可获得不同颜色的发光。据此，人们采用下述四种方式，研究开发多色薄膜EL显示器。①EL积层型，将多色发光层简单地积层；②EL平面布置型，利用光刻工艺将三原色发光层在平面上布置；③白色EL与彩色滤光器积层型，使发光波长广布于可见光范围内的白色发光层与彩色滤光器相积层；④二层基板型，是上述积层型与平面布置型相组合的方法。4.3彩色显示李用作LCD背光源的EL器件是一种将发光材料和介质材料等用丝印方法制成薄膜发光层，在发光层的一个表面加透明的导电电极，另一个表面加金属电极(也起光的反射作用)，外面用塑料密封包装。EL背光源可以做得很大、很薄(约1mm左右)，安装也很方便，只需在LCD后面留一窄缝，将EL 即可。EL背光源的亮度不是很高，但很均匀，功耗亦小，不发热。EL背光源有绿色、蓝绿色等几种发光颜色供选择。4.4

LCD背照光源李①第一阶段：ZnS：Mn(橙黄色)单色显示器的商品化；②第二阶段：二色(红色、绿色)、三色(红色、绿色、蓝色)、多色显示器的商品化；③第三阶段：全色显示器的商品化。目前正从第一阶段向第二阶段进展。单色ELD在国内外的销售情况，远不如LCD好，主要原因是价格太高。因此降低价格是最优先的五、ELD发展前景李近年来OEL的研究