有机光电第六章.ppt

第六章 光电显示材料与器件 随着人类步入信息社会，人们在社会活动和日常生活中随处可见各种显示： 广告显示、 计算机屏幕显示、电视机图像显示、电子数字手表、BP机、移动电话及笔记本电脑的字符和图形显示等。 这些显示是利用显示材料具有将不可见电信号转化成可视的数字、文字、图形、图像信号的特性来实现的。 §2 液晶显示（LCD）技术的发展趋势 液晶显示具有低电压、微功耗、易与集成电路相匹配、容易彩色化以及可被动式显示等特点，所以在较短时间内发展成为一种产业。 60 年代出现液晶显示技术， 70 年代形成扭曲向列液晶显示产业（ＴＮ-ＬＣD,ＴＮ：Ｔwisted Nematic）。 90年代发展到更高层次的薄膜晶体管有源矩阵液晶显示产业（TFT-AM -LCD, TFT-AM: Thin Film Transistor Active Matrix）。 近几年开发了彩色等离子体显示板（Plasma Dsplay Panel,简称PDP。 §3 显示器件的性能 评价显示器件，要考虑视感特性、物理特性及电学特性。同时，还应考虑制造难易程度和制造成本等。这样，评价显示器件的参数就有几十个。但关键参数有亮度、发光效率、对比度、电压、功耗、分辨率、灰度、寿命（稳定性）、视角、色彩、响应时间等。 3. 对比度 定义：表示显示部分的亮度和非显示部分的亮度之比。 在室内照明条件下对比度达到5：1，基本上满足显示要求。 在FPD（平板显示，Flat Panel Display ）中采用行和列电极交叉的矩阵显示结构。液晶有源矩阵显示中每个像元与开关元件相结合，使对比度达到100：1以上 。 4 . 分辨率 显示器件分辨率高低有双重含义，即像元密度和器件包含的像元总数。 前者为单位长度或单位面积内像元电极数或像元数量； 后者为显示器件含有像元电极数量或像元数量。 5. 灰度 灰度表示屏上两度的等级。以亮度的21/2 倍的发光强度的变化划分等级。灰度越高，图像层次越分明，彩色显示中颜色更丰富，图像更柔和。 7. 寿命和稳定性 发光显示器件初始亮度衰减一半所需要的时间称为半寿命，一般即指寿命。 湿度、温度、紫外光等环境状态对稳定性均有重要的影响。 9. 色彩 显示颜色分为黑白、单色、多色、全色。显示颜色是衡量显示器件性能优劣的重要参数。 发光显示以红光、绿光、蓝光三基色加法混色得到 10 .工作电压和功耗 驱动显示器件所施加的电压为工作电压。 工作电压（V）与器件消耗电流（I）的乘积为功耗。 液晶显示工作电压低于10V，功耗为1 μW/cm2-10μW/cm2 ,最适合与CMOS集成电路相匹配，并可用纽扣电池作为电源，广泛用于便携式显示器。 2. 分类： 显示材料分为发光材料和受光材料。 （从广义角度看，显示材料中也包括显示屏支撑材料—玻璃基板、取向材料、偏振膜等。） （1）发光材料： 物质发光过程中有激励、能量传输、发光三个过程。激励方式主要有电子束激发、光激发、电场激发等。 电子锁激发材料有阴极射线发光材料、真空荧光材料、场发射显示材料等； 光激发材料有等离子体显示材料、荧光灯材料等； 电场激发材料有电致发光材料、发光二极管材料。 受光显示材料是利用电场作用下材料光学性能的变化实现显示的，例如，改变入射光的偏振状态、选择性光吸收、改变光散射态、产生光干涉等。 材料电光特性变化的陡度、响应速度、电压、功耗等参数直接影响显示器性能。 液晶分子具有各向异性的物理性能和分子之间作用力微弱的特点，因此，在低电压和微小功率推动下发生分子取向改变，并引起液晶光学性能的很大变化。液晶的这些特性可应用到显示技术中。 发光二极管（Light Emitting Diode,简称LED）是辐射光的半导体二极管。 施加正向电压时，通过pn结分别把n区电子注入到p区、p区空穴注入到n区，电子和空穴复合发光，把电能直接转化成光能。 LED发光器件，具有小型化（发光芯片为几百微米）、高效率、长寿命、坚固可靠、低电压（约2V）、低电流（20mA-50mA）等特性。 （1）1923年Lossew观察了SiC注入发光 （2）1952年研制了Ge、Si、pn结发光； （3）1955年得到GaP的pn结发光； （4）60年代，随着半导体材料和器件制造技术的 迅 速发展，LED技术步入到应用阶段。1969年实现 了GaP红色LED，外部发光效率达到7.2% （5）近来，获得了GaN系列高亮度蓝色LED，展示了LED多色