091其它主要显示技术

电致发光显示（ELD）提纲一、电致发光显示的分类与特点二、分散型交流电致发光板三、薄膜型交流电致发光板四、电致发光显示器的各种材料五、电致发光显示器的驱动方式六、电致发光显示器的应用一、电致发光显示的分类与特点（1）1、低场电致发光1960年人们发现GaAs的p-n结二极管在正向偏压下，发生少数载流子注入，并在p-n结附近，两种载流子发生复合发光。2、高场电致发光发光材料是半导体化合物，掺杂适当的杂质引进发光中心或形成某种介电状态。当它与电极或其它介质接触时，构成MS结构或MIS结构，来自电极或界面的电子，进入发光材料的高场区，被加速并成为过热电子，它可以碰撞发光中心使之被激发或被离化，再通过一系列的能量输运过程，电子从激发态回到基态而发光。一、电致发光显示的分类与特点（2）高场电致发光应具备的条件：（1）基质材料适合发光条件较宽的禁带（一般要大于3eV），合适的能带结构、结晶类型、晶格常数和介电特性等等；（2）引进合适的发光中心掺杂的杂质能成为可见光的发光中心，并且引进的发光中心在基质中有一定的溶解度，离子半径与基质相近，价键相匹配等；（3）结构上能形成高场，并有充足的初始电子束源这样在高场区能出现足够的过热电子，才能实现有效的电致发光。一、电致发光显示的分类与特点（3）高场电致发光粉末EL薄膜ELAC-ELDC-ELAC-ELDC-ELELD特点：（1）是一种高压场致发光，构造上无电流流过；（2）主动发光，可制成任意形状；（3）全固体，牢固，适用于在对重量、体积要求严格和环境恶劣的场所；（4）响应速度快（110s），视角宽。电致发光显示：ElectroluminescentDisplay,简称ELD。缺点：（1）驱动电压高，驱动电路复杂；（2）除了橙黄色发光效率较高外，其他颜色的发光效率较低。二、交流电致发光板（ACPEL）（1）分散型EL器件的基本结构这种型式是由sylvania公司最初开发的，是第一代EL的代表结构形式，可用于液晶显示器的背照光源。发光层由荧光体粉末分散在有机粘结剂中做成，其厚度为50100m荧光体粉末的母体材料为ZnS:Cu，Cl，I、Mn，可得到不同的发光色。薄膜EL器件的结构1—交流电压源2—铝电极3—发光层4—绝缘层5—透明导电膜6—玻璃基板SnO2透明导电膜电极厚度为200nm，绝缘层为HfO2膜，发光层为ZnS母体材料，厚度为300nm，采用蒸发技术依次制备各层薄膜。背面电极使用铝，制成相互平行的条形背电极。发光色随添加稀土卤化物材料不同而异。当观察一个ZnS颖粒时，发光先从若干孤立的点开始，随着电场增加，两点的发光逐渐延伸，相互靠近，汇合成彗星状的发光。发光线对在交流电压作用下交替发光，发光线的长度随线方向场强分量增大而变长。EEthEEthZnS粒子的EL发光发光现象：二、交流电致发光板（ACPEL）（2）发光机理：在ZnS颗粒内沿线缺陷会有Cu析出，形成电导率较大的Cu2S，Cu2S与ZnS形成异质结。当施加电压时．在上述Cu2S／ZnS界面上会产生高于平均场强的电场强度(105106V/cm)。在这种高场强作用下，位于界面能级的电子会通过隧道效应向ZnS内注入，与发光中心捕获的空穴发生复合，产生发光。当发光中心为Mn时，电子与这些发光中心碰撞使其激发，引起EL发光。能带图二、交流电致发光板（ACPEL）（3）发光颜色：通过激活剂和共激活剂的组合可以在蓝色到黄色之间的范围内变化。在ZnS:Cu,Cl系中，通过调节Cl的含量，可以获得从蓝色(460nm)到绿色(510nm)的发光。此外，由ZnS：Cu,A1系可得到绿色。由ZnS:Cu,Cl,Mn系可得到黄色发光等。粉末AC-EL板的特性：二、交流电致发光板（ACPEL）（4）薄膜ELD的电压波形与光输出波形关系ACTFEL具有存储特性的机理：在强场中，发光层中电子加速穿过发光层，激活Mn发光中心而发光。已穿过发光层的电子便在发光层与绝缘层的界面上积累起来，在发光层两边形成极化电荷，该极化电场将抵消下一个同极性脉冲电场的大部分；反之，如果下一个脉冲极性反转，则极化电场与脉冲电压产生的电场叠加，总电场变强。三、交流电致发光板（ACTFEL）（5）四、电致发光显示器的各种材料（1）1、主要发光材料和激活剂五、ELD驱动方式（1）二重绝缘层结构的ACTFELD矩阵屏的无源多路驱动原理图有源矩阵驱动：五、ELD驱动方式（3）六、电致发光显示器的应用（1）（1）数字、字符显示应用于各种计量仪器的数字、符号显示等。它和荧光灯管作比较具有薄形和大型化的优点。薄膜交流型ELD数字显示(Lohiya公司)1982年日本夏普公司生产的ELD显示样品（2）模拟显示薄膜绿色发光ELD屏(日本精械)六、电致发光显示器的应用（2）（3）图形和图象显示单色显示屏：单色屏以黄光显示为主，发光材料大多数为ZnS：Mn，为双层绝缘膜结构。多色显示屏：采用Zn1-xMgxS：Mn与ZnS：Mn双层发光材料来制造红、绿多色屏。EL-TV试制机外观日本夏普公司生产的ELD显示样品六、电致发光显示器的应用（3）六、电致发光显示器的应用（3）彩色色显示屏：ELD的发展状况展望今后的发展，大致分下述三个发展阶段：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。六、电致发光显示器的应用（5）2005年，加拿大iFire公司开发34英寸1280×768的彩色平板无机EL显示器。发光二极管显示LightEmittingDiode(LED)Display提纲一、LED的发展经历二、LED的结构、特点与工作机理三、LED的材料和制作工艺四、LED的主要特性和驱动五、提高LED显示屏视觉效果的光强均衡六、LED的发展趋势二、LED的结构、特点与工作机理LED构造的核心是用磷化镓或砷化镓等半导体发光材料晶片做成的PN结。晶片外用透明度高和折射率高的材料包封，树脂外观视应用要求做成各种形状。各元件的底座上安置了多晶片，当各晶片发不同强度的光时，它们将产生不同混色，使发光二极管显示不同光色。LED的主要特点：(1)工作电压低，驱动简单。(2)LED是小型的高亮度发光元件。(3)发光响应快。由于注入PN结正向电流而发光，因此控制输入电流的大小、开断LED，发光响应十分快，可达lns。(4)寿命长、耐冲击。(5)可改变LED的半导体材料来改变发光波长，单体LED可做成各种外形等。二、LED的结构、特点与工作机理LED的缺点:LED单个元件功耗为数毫瓦到数十毫瓦,虽比白炽灯小得多，但制成高精细的大面积显示板时，特别在与集成电路做为一体时，元件功耗的增大就不容忽视了，这时散热也是不容易解决的问题。二、LED的结构、特点与工作机理PN结的外加正向偏置电压使内建电场减小，势垒降低，n区价带的电子(或P区价带空穴)可以通过结而扩散到p区(或n区)，使该区的少子浓度远大于热平衡时的浓度，形成了非平衡的少数载流子，在p区或n区产生了电子与空穴的复合，如果复合为辐射复合且能带间隙大于1.72ev，就发射可见光。发光原理二、LED的结构、特点与工作机理结型电致发光波长由半导体材料的禁带宽度Eg和在禁带中的杂质能极来决定。如导带中电子与价带中空穴直接复合，发光波长为发可见光(＜760nm)的LED材科，其禁带宽度Eg须大于1.72ev，如要LED发蓝光，即发光波长＜490nm，此时，Eg须大于2.53ev。)()(23981.1mevEEhcEhcEhgggg二、LED的结构、特点与工作机理(1)直接复合电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合过程，也称带间复合。这种复合产生的光子很易被晶体基质所吸收，只有采取特殊措施后才会有高的发光效率。直接复合为二体过程，其辐射效率高。(2)间接复合这类材料导带底与价带顶的波数不一样，电子空穴复合过程必须有第三者声子参加，为三体过程，辐射效率很小，一般为0.1％。等电子陷阱的激子复合D—A对复合二、LED的结构、特点与工作机理辐射复合三、LED的材料和制作工艺1．液相外延在某种过饱和溶液中在单晶衬底上定向生长单晶薄膜的方法。2.气相外延将基片置于反应器中，用射频线圈加热至800—825度，通入各种成分的氢化物，以氢气作为载体，反应生成单晶薄膜。3.分子束外延在超高真空下，通过多极分子束与加热的单晶片反应而获得结晶生长膜，每一炉子装有一个坩锅，它们依次装有希望得到薄膜的某种元素。炉温选择得使分子束的自由蒸气压足够高，各炉子围绕基片环列，每种束流中心与基片交叉。选择炉子和基片温度和炉子与基片间光栏的开合，可以按所愿依次在基片上生长不同外延层。4.金属有机化合物气相沉积动态驱动方式：每组LED采用脉冲电流分时驱动，可改变脉冲幅度和脉冲占空比来改变显示亮度。动态驱动方式：扫描型驱动、锁存驱动四、发光二极管的驱动发光二极管显示驱动方式静态驱动：在工作时间内，流经LED的电流保持一定数值，能得到稳定和亮度较高的显示效果，但缺点是驱动电流太大，易使显示元件发热降低发光效率，特别是LED单元较多时，要求驱动的元件多驱动电路必须提供较大的功率，这使得电路的复杂性与成本部增高了。(1)全彩化改善蓝色LED的晶体材料质量，提高发光效率，降低成本仍是今后发展的主要目标。(2)高亮度化高亮度产品每年都会有30%的增长，至于中低亮度的产品增长率不会超过5%。再者超高亮度(法向光强超过1000mcd)之红、橙、绿、蓝色LED产品已进入市场。(3)大型化LED可以以并联的方式联结在一起,不受尺寸大小的限制。对于一些需配备大尺寸的产品而言,更希望一些大型化的LED。六、LED发展趋势(4)封装小型化封装小型化主要是指适合于表面安装的LED品种正在增大。表面安装LED为带盘式封装,可容纳2000只LED管芯。表面安装LED已成为封装小型化的主流和方向。(5)生产型MOCVD外延生长工艺设备的高产化今后的发展方向是提高每炉的生产批量,实现高产化,以降低生产成本为目标。如果每炉批量超过百片(φ2英寸),则生产成本有可能与LPE相近。六、LED发展趋势（1）全色动态信息平板显示LED全色动态信息平板显示可广泛用于体育场馆、车站、机场、商业、工业和其它行业的大型和超大型全色显示屏。（2）固体照明光源全色超高亮度LED的实用化和商品化,使照明技术面临一场新的革命,由多个超高亮度红、蓝、绿三色LED组成的像素管不仅可以发出波长连续可调的各种色光,而且还作为照明光源。LED的寿命长达数万小时。六、LED发展趋势LED的应用（3）信号指示灯•交通信号灯用超高亮度LED取代加滤光片的白炽灯泡,不仅响应速度快,寿命长、抗震、耐冲击,而且效率高、节省电能。•汽车指示灯汽车指示灯包括汽车外部的各种方向灯、尾灯、刹车灯等。（4）背光照明可用于LCD的背光照明，适用于蜂窝电话、笔记本型电脑、台式LCD和大屏幕LCDTV等的背光源。六、LED发展趋势真空荧光显示VacuumFluorecentDisplay(VFD)提纲一、真空荧光显示发展历史二、真空荧光显示器的工作原理和特性三、真空荧光显示器的荧光粉四、VFD的阴极加热方式五、VFD的驱动六、VFD的应用一、真空荧光显示发展历史VFD是一种低能电子发光显示器件。它是利用荧光粉在低能电子(几十ev以下)轰击下发光的物理现象制成。日本伊势电子公司于1967年最早利用这一物理现象制作了荧光数码管。随着新品种的不断开发，它的应用范围也得到了不断的扩大。（1）一位圆型真空管显示的单管荧光显示管可应用于计算器的数字显示和若干符号显示的装置上。这种只有一位的单管显示，无论对于制造厂家或使用者，都有许多不便之处，特别是多位显示时，要将多个单管排列，会使设备体积增大，不利于整机小型化。1—PC机键盘，2—阳极，3—排气管，4—玻璃壳，5—陶瓷基板，6—引线，7—焊接引线。单位管一、真空荧光显示发展历史（2）圆型多位管它不需要每一位的荧光显