1、西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.52010wangxuewen第六章 电致发光显示器（ electro Luminescense display 【 ELD】 ） 西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5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。-是一种电控发光器件 ,是某些物质受电子激发而发出光 .-是一种冷光源，-是靠荧光粉在交变电场作用下的本征发光，但亮度低，寿命仅有 5000小时EL按激发过程不同可分为两大类 ： 注入电致发光 LED 在半导体 PN结加正偏压 时产生少数载流子注入，与多
2、数载流子复合发光 。高场电致发光 ELD 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 .西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5特点： ELD是一种主动发光型、平板式、全固体的显示器件。可作为面光源和图形显示。 发光的颜色 ：黄橙色、绿色、红色、蓝色等 ,且蓝 -绿色、绿色、黄色和黄 -绿色 EL显示器也已有样机 。 具有多功能 如存储记忆功能、光图像存储、光消除、电读出等功能 与 LED相比 ，较为大型化、方便易看，平均每一个像素的成本低。 但是， 在彩色化、多像素、大面积显示时亮度、发光效率则不够理想。 与 C
3、RT相比成本较高。西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5 EL显示器的亮度 在 85到 3400cd/m2(25到 1000ft )。 对比度很高 ，图像质量也很理想。至少一个模块有一个灰度，能满足图像的要求。 全色和视频 是其未来可能的应用领域。 可视范围较大 （从通常的位置到 70度），工作环境温度从0 55 。 虽然其需要的电压相当高 ，但其电流很小，有时也可使用电池。 电致发光显示器 价格贵 ，因此很少用于消费产品中。 其典型的阵列尺寸 为 256512、 320240和 640200。西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5发展简况 1920年德国学者古
4、登和波尔发现的，在某些物质加电压后会发光。 1923年 苏联的罗塞夫发现了 SiC中偶然形成的 p-n结中的光发射。 1936年 G. Destriau(德斯垂 )发现掺入荧光粉 ZnS的蓖麻油一加上电场就会发光。 1947年 美国学者 Mcmaster(麦克玛斯特 )发明了导电玻璃， 引起开发了 平面光源 -交流 ELD，但亮度不够高 1955年 美国的沃尔夫在 GaP上观测到 - 族半导体发出的可见光， 1962年 美国的潘可夫从 GaAs中获得了红外光， 1966年以日本广播电视中心为首的三菱电机、松下电器等相继研制成矩阵型电极结构的 ELD屏电视图像显示装置。西北大学信息科学与技术学院
5、现代显示技术2009.8.5 1968年 英国 Vecht等人最早开发了 DC分散型 ELD显示器件。 20世纪 60年代末 松下公司开发了电视图像用 224224显示屏。 1968年 美国贝尔 (Ball)所研制出薄膜型 ELD显示器件，称为“LUMOCEN”即分子中心发光的 ELD。以 ZnS为母体、发光中心是稀土卤素化合物分子 (TbF3)，发光亮度比分散型 ELD高 20世纪 70年代后，由于薄膜晶体管（ TFT）技术的发展， EL在寿命、效率、亮度、存储上的缺点得到了部分克服，成为大型显示技术三大最有前途的发展方向之一。 1974年 S1D74国际会议上日本夏普 T Inoguchi
6、等人发表了三层结构薄膜型 ELD，高亮度、高可靠性、长寿命。夏普接着又开发了具有 1000V高耐压 MOS晶体管和 MOSIC，三层结构的ELD具备了存储功能、光写入和光消除等多种功能。在 SID74国际会议上，希望薄膜型 ELD能成为矩阵的大型信息显示屏。西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5 1978年法国 M Abdalla等人开发了直流驱动薄膜型 ELD。 1980年荷兰学者 Tuowosuntola用原子层外延技术制作发光层，使器件的特性得到了显著改善。接着，东京工业大学为实现低压驱动采用了 MIS结构，大幅度地改善了驱动电压，用分子束外延技术在 GaAs基板上 Zn
7、Se发光层，实现了低压驱动显示屏。大阪大学采用多层重叠制作薄膜型 ELD，用控制电压法使之发出红、黄、绿、蓝各色光。 在 SID92国际会议上报道了单色直流型 DC-ELD和交流型 AC-ELD显示屏。 薄膜型 ACELD 比 DC-ELD具有更大的显示容量和高亮度、长寿命。 在 DC-ELD的显示容量达 640480个像素。薄膜型 AC-ELD的高达 1024864个像素，显示尺寸为对角线 45.7cm。西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5 松下已报道了对角线 25.4cm，有 1024768个像素加黑色衬底的薄膜型显示屏。在 10001x的环境照度下，对比度为 100：
8、1，最大功耗 40W，采用能量复得电路，使对角线 25.4cm， 640480个像素的显示屏最大功耗降低到 15W。 荷兰 Lohia公司和日本夏普公司在 2.5cm2.5cm的显示屏上做出分辨力为20线 /mm的薄膜型 AC-ELD。 美国 cherry公司通过对 ZnS： Mn荧光粉进行滤色得到红、绿和蓝三基色光。获得了多色显示。研制出 640200个像素、对角线 23cm的多色 DC-ELD屏。 Planar公司采用滤色片对黄色滤色时得到红、绿、黄三色光，用光吸收型背电极和面基板上的图案滤色片可获得非常好的对比度，已研制出640200个像素，对角线为 23cm的高对比度多色薄膜型 Ac-
9、ELD显示屏。 采用有源阵列驱动方案的高分辨率微型显示器已研制成功。 西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5ELD应用 ELD特别适用于需要携带方便、图像质量好和室外观察的情况。 ELD的产品包括有 :汽车、便携式计算机、复印机和医疗与过程控制仪表。 ELD有从小型（几厘米长）到巨大型（几米长）的许多尺寸。最大的组合式 EL显示器适用于在机场与火车站显示到达和出发时间信息。 、主要用於小尺寸 、單色光（綠色、紅色）。最近也陸續有白光（全色）和背光源出來。但由於亮度較暗其基本上用於英寸以下小尺寸液晶顯示。如：手機、遊戲機等西北大学信息科学与技术学院现代显示技术2009.8.5 6 1 电致发光的基本知识 6.1.1 结构及原理ELD结构：- 采用固态薄膜技术制成。 在 2个导电板之间放置一个绝缘层，一个薄的电致发光层 ,一个绝缘层，沉积而成。 采用宽发射频谱的涂锌板或涂锶板作电极。 其电致发光层为 100微米厚 典型驱动电压为 10KHz， 200V的交流电压，因而需要较昂贵的驱动器集成电路。
