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第三章 无机电致发光器件 3.1 ELD (electroluminescence device)概述 3.2 分散型ELD的结构和原理 3.3 薄膜型ELD的制备和原理 3.4 陶瓷厚膜为绝缘介质的电致发光器件 3.5 LED的结构、发光基本原理和应用 重点:　TFELD的结构和原理 难点:　高场下无机电致发光器件的发光原理 无机类EL材料和显示器分类 3.1 ELD概述 3.1.1 电致发光(EL) ：指半导体，主要是荧光体在外加电场作用下的自发光现象。 3.1.2 ELD的历史: 1936年—法国的Destriau 就发现EL现象。 1950年— Sylvania公司开发成功分散型EL元件。 1983年—日本开始薄膜ELD的批量生产。 3.1.3 ELD分类： 按结构：分散型EL和薄膜型EL。前者的发光层以粉末荧光体的形式构成。后者的发光层以致密的荧光体薄膜构成。 按驱动方式：交流驱动型EL和直流驱动型EL。 以上可以排列组合出四种EL元件的类型。 以上四种EL器件的特征如下图所示。 　 3.1.4 ELD的特征 ： 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。 有小功耗、薄型、质轻等特征。 3.2分散型ELD的结构和原理 3.2.1.分散型交流ELD 2) 分散型交流ELD发光机制： 在ZnS颗粒内沿线缺陷会有Cu析出，形成电导率较大的CuxS(P型或金属电导状态)， CuxS与ZnS形成异质结。 当施加电压时．CuxS/ZnS界面上会产生高于平均场强的电场强度(105-106v/cm)。使位于界面能级的电子通过隧道效应向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，如上所述发生的电子与这些发光中心碰撞使其激发．引起EL发光。 1. 亮度L与电压间的关系为 L0与V0分别为常数，其数值的大小与荧光体的粒径，活化剂及共活化剂的浓度，发光层的厚度，有机粘结剂的介电常数等相关。 2. 发光效率随电压的增加,先是增加而后减小。发光效率的最大值一般可从亮度出现饱和趋势的电压区域得到。 3.2.2.分散型直流ELD 1) 分散型直流ELD基本结构： ITO玻璃基板。 包铜处理：将ZnS荧光体浸在Cu2SO4溶液中进行热处理，使其表面产生具有电导性的CuxS层。 将ZnS:Cu, Mn荧光体粉末与少量粘结剂的混合物在其上均匀涂布，厚度为30-50μm。 背面电极：Al。 1. ITO：正极。AL：负极。 2. 在定形化处理过程中Cu2+离子会从透明电极附近的荧光体粒子向AL电极一侧迁移。 3.结果在透明电极一侧会出现没有CuxS包覆的电阻率高的ZnS 层(脱铜层)。 4.外加电压的大部分会作用在脱铜层上，在该层中形成106V/cm的强电场。 5.在此强电场作用下，会使电子注入到ZnS层中，经电场加速，成为过热电子。 6.过热电子直接碰撞Mn2+会引起其激发，引发EL发光。 L-V特性和?-V同分散型交流ELD。 直流驱动: V=100V, L=500cd/m2。 占空比1%的脉冲波形电压驱动：亮度等同直流驱动。 ? ＝0.5-1lm/W。 3.3 薄膜型ELD的制备和原理3.3.1薄膜型交流ELD(ACTFELD) 1) 薄膜型交流ELD基本结构： 　在玻璃基板上依次积层透明电极(ITO)，第一绝缘层，发光层，第二绝缘层，背光电极(Al)等。发光层厚0.5-1μm，绝缘层厚0.3-0.5μm，全膜厚只有2μm左右。 2) 绝缘层作用-保护发光层，使器件稳定 ACTFELD中电场高达106V/cm，应选用针孔少，致密，介质损耗因子tan?小，高击穿场强(Ebd)的绝缘层。 具有高的介电常数，减少绝缘层上的电压，以保证发光层上有足够电压。 绝缘层应具有高的品质因素：Q= ?·EBd= ?0· ?r·EBd。其中， ?为介电常数， ?r为相对介电常数。 击穿时呈自熄性而非传播性。 良好的透明性，粘附性，平整性和化学稳定性。 制备工艺简单-电子束蒸发，溅射。 3) 主要绝缘层材料的介电特性 4) 绝缘层薄膜的品质因素 品质因素：Q=ε·EBd=ε0· εr·EBd作为选择绝缘层薄膜的重要指标。 5) ACTFELD对透明电极的要求 ITO：低电阻率，大尺寸，均匀性、透光性好、耐久性、耐腐蚀性，表面平整等良好性能。 为减小ELD显示屏的功耗，应增加透明导电膜的厚度，减少阻抗。由此会在导电膜的端边位置上使发光照、绝缘膜的厚度变薄，容易引起局部击穿。 应从ELD器件的整体要求兼顾透明导电膜的厚度和电阻率。 当VVth(1cd/m2)时，由于隧穿