1、無機無機(wj)電致發(fā)光器件電致發(fā)光器件第一頁，共71頁。1983年日本開始薄膜ELD的批量生產(chǎn)。第1頁/共71頁第二頁，共71頁。第2頁/共71頁第三頁，共71頁。第3頁/共71頁第四頁，共71頁。第4頁/共71頁第五頁，共71頁。1) 分散型交流ELD基本結(jié)構(gòu)：基板為ITO(In2O3:SnO210%重量比，導電：幾十，透光率：85%)玻璃板或柔性塑料板。發(fā)光(f un)層由熒光體粉末分散在有機粘結(jié)劑中做成。熒光體粉末：ZnS:Cu,Cl, 或Mn原子等，可得到不同的發(fā)光(f un)色。粘結(jié)劑中采用介電常數(shù)比較高的有機油如氰乙基纖維素等。介電質(zhì)層：防止絕緣層被破壞。背面電極：Al。第5頁/

2、共71頁第六頁，共71頁。Fischer模型：ZnS熒光體粉末的粒徑:530m。通常在一個ZnS顆粒中會存在點缺陷及線缺陷。電場在ZnS顆粒內(nèi)會呈非均勻分布，造成(zo chn)的發(fā)光狀態(tài)也不會相同。當觀察一個ZnS顆粒時，發(fā)光先從若干孤立的點開始，隨著電場增加，兩點的發(fā)光逐漸延伸，相互靠近，匯合成彗星狀的發(fā)光。 第6頁/共71頁第七頁，共71頁。第7頁/共71頁第八頁，共71頁。3) 分散型交流ELD的亮度電壓特性(txng)及發(fā)光效率電壓特性(txng)NoImage)/(exp2100VVLL第8頁/共71頁第九頁，共71頁。第9頁/共71頁第十頁，共71頁。2) 分散型直流ELD發(fā)光(

3、f un)機制第10頁/共71頁第十一頁，共71頁。第11頁/共71頁第十二頁，共71頁。3) 分散型直流ELD亮度(lingd)-電壓特性及發(fā)光效率-電壓特性NoImage第12頁/共71頁第十三頁，共71頁。第13頁/共71頁第十四頁，共71頁。第14頁/共71頁第十五頁，共71頁。材料EBd(MV/cm)EBd (C/cm2)擊穿模式Y(jié)2O3123535自熄Al2O3854自熄Si3N486846自熄Ta2O5231.53傳播PbTiO31500.57傳播BaTiO3223.57自熄SrTiO31401.521935傳播復合絕緣層：利用絕緣各種( zhn)特性互補，提高絕緣層綜合特性。S

4、i3N4+SiO2 ：Si3N4的EB比較高，性能穩(wěn)定，自熄擊穿，是一種質(zhì)量優(yōu)良的絕緣介質(zhì)。但它于玻璃粘附性不好，因此使用SiO2做為和玻璃的過渡層。SiO2性能穩(wěn)定，與玻璃粘附性好，但小，用它做為過渡層時，一般厚度很小即可。 Ta2O5+SiO2：克服Ta2O5傳播性擊穿。第15頁/共71頁第十六頁，共71頁。第16頁/共71頁第十七頁，共71頁。第17頁/共71頁第十八頁，共71頁。6) ACTFELD發(fā)光(f un)機制第18頁/共71頁第十九頁，共71頁。7) ACTFELD亮度(lingd)-電壓特性及發(fā)光效率-電壓特性第19頁/共71頁第二十頁，共71頁。i：絕緣層；p：發(fā)光層；d

5、 ：厚度； ：介電常數(shù)；C：電容；V：電壓；Vth：閾值；S：顯示區(qū)域面積。平行板電容值C = 0rS/d。在求發(fā)光層閾值電壓Vth時，通過器件的電流小，忽略發(fā)光層的電阻，并假設上、下絕緣層材料和厚度相同，由此可等效為三個平行板電容串聯(lián)(chunlin)。求Vp(Vth)與各上述各參數(shù)的關系。 第20頁/共71頁第二十一頁，共71頁。第21頁/共71頁第二十二頁，共71頁。RGB三基色中，紅光由ZnS:Mn的橙黃光通過濾光片得到，效率(xio l)1lm/W；綠光ZnS:Tb，效率(xio l)1lm/W；藍光SrS:Ce的CIE色坐標為：x=0.19，y=0.38的藍綠光，效率(xio l)

6、大于1lm/W 。SrS:Ce成為白光的最佳選擇材料。第22頁/共71頁第二十三頁，共71頁。第23頁/共71頁第二十四頁，共71頁。1.4102mol，7.0103mol和3.0103mol 。第24頁/共71頁第二十五頁，共71頁。第25頁/共71頁第二十六頁，共71頁。第26頁/共71頁第二十七頁，共71頁。第27頁/共71頁第二十八頁，共71頁。第28頁/共71頁第二十九頁，共71頁。第29頁/共71頁第三十頁，共71頁。此難以穩(wěn)定地維持強電場，從而需要導入限制電流層。3.3.2.薄膜型直流電致發(fā)光(DC-TFELD)第30頁/共71頁第三十一頁，共71頁。第31頁/共71頁第三十二頁

7、，共71頁。第32頁/共71頁第三十三頁，共71頁。第33頁/共71頁第三十四頁，共71頁。效地消除了針孔缺陷(quxin)問題和減少了工藝過程中對外來雜質(zhì)的敏感度，提高了成品率。第34頁/共71頁第三十五頁，共71頁。第35頁/共71頁第三十六頁，共71頁。顯示器件；8. TDEL器件具有較寬的工作溫度范圍。第36頁/共71頁第三十七頁，共71頁。第37頁/共71頁第三十八頁，共71頁。第38頁/共71頁第三十九頁，共71頁。亮度300 cd/m2對比度1000 : 1顯示彩色數(shù)1677萬視角170響應時間2 ms白光色度10000 K顏色范圍118 EBU; 85 NTSC組件外型430m

8、m330mm20mm厚度3 cm重量3.9 kg工作溫度范圍40C 85C發(fā)光顏色熒光材料CIE色坐標紅色ZnS:Mnx = 0.65, y = 0.35綠色ZnS:Tbx = 0.28, y = 0.64藍色(Mg,Ba)Al2S4:Eux = 0.14, y = 0.08第39頁/共71頁第四十頁，共71頁。第40頁/共71頁第四十一頁，共71頁。第41頁/共71頁第四十二頁，共71頁。第42頁/共71頁第四十三頁，共71頁。2) LED顯示器的結(jié)構(gòu)(jigu):第43頁/共71頁第四十四頁，共71頁。LED分類(fn li)數(shù)碼管(Display)大功率(High Power LED)貼

9、片(SMD)食人魚(P4)普通(ptng)LED(P2)第44頁/共71頁第四十五頁，共71頁。第45頁/共71頁第四十六頁，共71頁。4) LED材料(cilio)的能帶結(jié)構(gòu)第46頁/共71頁第四十七頁，共71頁。第47頁/共71頁第四十八頁，共71頁。第48頁/共71頁第四十九頁，共71頁。第49頁/共71頁第五十頁，共71頁。第50頁/共71頁第五十一頁，共71頁。第51頁/共71頁第五十二頁，共71頁。第52頁/共71頁第五十三頁，共71頁。00exp1pnnpapnnppneD peD neVJJxJxLLkT上式即為理想上式即為理想pnpn結(jié)的電流結(jié)的電流(dinli)-(dinl

10、i)-電壓特性方程，我們可以進一步定義電壓特性方程，我們可以進一步定義JsJs為：為：00pnnpspneD peD nJLL則理想則理想pnpn結(jié)的電流結(jié)的電流(dinli)-(dinli)-電壓特性可簡化為：電壓特性可簡化為：exp1aseVJJkT盡管理想盡管理想pnpn結(jié)電流結(jié)電流- -電壓方程是根據(jù)正偏電壓方程是根據(jù)正偏pnpn結(jié)推導結(jié)推導(tudo)(tudo)出來的，但它同樣應當出來的，但它同樣應當適用于理想的反偏狀態(tài)?？梢钥吹?，反偏時，電流飽和為適用于理想的反偏狀態(tài)?？梢钥吹?，反偏時，電流飽和為JsJs第53頁/共71頁第五十四頁，共71頁。第54頁/共71頁第五十五頁，共71

11、頁。 由此圖中可見，在由此圖中可見，在小電流區(qū)域，正偏小電流區(qū)域，正偏PNPN結(jié)中以空結(jié)中以空間電荷區(qū)復合電流為主，而在間電荷區(qū)復合電流為主，而在大電流區(qū)域，則以理想大電流區(qū)域，則以理想(lxing)PN(lxing)PN結(jié)的擴散電流結(jié)的擴散電流為主。一般情況下正偏為主。一般情況下正偏PNPN結(jié)的結(jié)的電流為：電流為：其中其中n n稱為稱為(chn(chn wi) wi)理想因子，一般介于理想因子，一般介于1 1和和2 2之之間。間。第55頁/共71頁第五十六頁，共71頁。第56頁/共71頁第五十七頁，共71頁。在p型GaAs襯底上生長寬Eg的n型Ga1xAlxAs晶體，使電子容易向p型區(qū)電注入

12、，而n型區(qū)作為光取出窗口而得到高亮度的紅色光LED。它和GaP的紅色LED不一樣，發(fā)光強度沒有飽和(boh)現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)大電流驅(qū)動獲得高亮度紅色LED。這一點與In1-xGaxP橙色LED基本相同。 為了提高亮度特性，將Ga1xAlxAs LED的單異質(zhì)結(jié)(SH)結(jié)構(gòu)改為與半導體激光二極管相類似的雙異質(zhì)結(jié)(DH)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)去掉了光吸收帶(GaAs襯底)，把載流子限域在雙異質(zhì)結(jié)內(nèi)，從而提高了發(fā)光特性。使用雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以得到很高的發(fā)光亮度。第57頁/共71頁第五十八頁，共71頁。GaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow la

13、yerGaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow layerDBRGaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow layerDBRGaAs Cap LayerITO LayerGood current spreadingcurrent spreading& light spreading Reflecting Backing lightcurrent spreadinglight transmissionMethods of Enhance Brightnes

14、s 第58頁/共71頁第五十九頁，共71頁。GaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow layerDBRWindow layerGaAsUEC StructureGaPN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow layerWafer BondTS BondStructureOther Famous LED Maker LED StructuresGaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerP-AlGaAsWindow l

15、ayerDBRn currentBlockinglayerToshiba PatternStructure第59頁/共71頁第六十頁，共71頁。GaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layer50um Window layerWafer BondTS Bond MethodLED Growth on GaAsGaAs RemoveN-confined layerQuantum wellP-confined layer50umWindow layerWafer bondingN-confined layerQuantum wellP-confine

16、d layer50umWindow layerN-GaPGaPN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow layerWafer BondLED ChipFabrication第60頁/共71頁第六十一頁，共71頁。第61頁/共71頁第六十二頁，共71頁。Future Work(We can invent and get patterns)GaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow layerDBRWindow layerAlGaAsChange UEC Structure

17、GaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerWindow layerDBRGaAs Rough Cap LayerITO LayerLet GaAs SurfaceRough,then ITOChangeToshiba Pattern StructureGaAsN-confined layerQuantum wellP-confined layerP-AlGaAsWindow layerDBRGaAs Rough Cap layer第62頁/共71頁第六十三頁，共71頁。第63頁/共71頁第六十四頁，共71頁。第64頁/共71頁第六十五頁，共

18、71頁。第65頁/共71頁第六十六頁，共71頁。日本中央(zhngyng)賽馬會2006年吉尼斯世界紀錄的世界最大的LED顯示屏。畫面尺寸-2651英寸，長66.4m高11.2m，面積為743.68m2，約為網(wǎng)球場的3倍。 第66頁/共71頁第六十七頁，共71頁。LED模塊中LED個數(shù)按RGB為2:1:1 。屏點數(shù)為橫5312縱896。 RGB LED以12.5mm的間隔排列(pili)，共計475萬9552個。畫面亮度最大為5000cd/m2。即使在陽光充足時也可很清晰，與家用電視相比，畫面亮度約提高了20倍。幀頻為60?？稍?096個級別調(diào)節(jié)。耗電量為564kW 。 第67頁/共71頁第六十八頁，共71頁。第68頁/共71頁第六十九頁，共71頁。日本中央賽