电致发光显示

论文：电致发光显示（LED）

学院：理学院

班级：物理12 姓名：骆宾祥

学号：120123802038

电致发光电显示（LED）

姓名：骆宾祥 学号：120123802038

引言：随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断

提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。LED产品在世界各个领域都有很好的应用前景，主要在:LED电子显示屏，交通信号灯，汽车用灯，液晶屏背光源，灯饰，照明光源等六大领域应用。

关键词：LED，电致发光材料，应用

目录：

一．电致发光材料介绍 ----------------------------------------------------------------------------------------- 3

1.电致发光的定义： --------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.电致发光的种类 ------------------------------------------------------------------------------------------ 3 3.电致发光材料分类 --------------------------------------------------------------------------------------- 3 二． 无机电致发光材料的的发展及展望 ------------------------------------------------------------------ 3 三．无机电致发光显示（LED) ------------------------------------------------------------------------------- 3

1.发光二极管------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.LED构造 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.LED材料 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 4.LED光源原理 --------------------------------------------------------------------------------------------- 6 5.LED发光原理 --------------------------------------------------------------------------------------------- 6 6.LED工作原理 --------------------------------------------------------------------------------------------- 7 7.LED光源的特点 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8 四．单色光LED和白光LED --------------------------------------------------------------------------------- 8

1.单色光LED---------------------------------------------------------------------------------------------7 2.白光LED --------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 五．电致发光显示（LED）的应用领域 ------------------------------------------------------------------- 10

1. LED显示屏 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 10 2. 交通信号灯 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 10 3.汽车用灯 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 4.液晶屏背光源 -------------------------------------------------------------------------------------------- 11 5.灯饰 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 6.照明光源 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 11

一．电致发光材料介绍

处于激发态的分子、晶体和非晶态物质在退激过程中会产生辐射，即发光。 根据其受激的方式，这种激发态发光可主要以分为三种形式： 光致发光（photoluminescence，PL） 电致发光（electroluminescence，EL） 阴极发光（cathodeluminescence，CL）

1.电致发光的定义：电致发光(电场发光，EL)是指电流通过物质时或物质处于强电场下发光的现象。

一般认为是在强电场作用下，电子的能量相应增大，直至远远超过热平衡状态下的电子能量而成为过热电子，这过热电子在运动过程中可以通过碰撞使晶格离化形成电子、空穴对，当这些被离化的电子、空穴对复合或被激发的发光中心回到基态时便发出光来。

2.电致发光的种类：电致发光现象是指电能直接转换为光能的一类发光现象，它包括注入式电致发光和本征型电致发光。

（1）注入式电致发光：直接由装在晶体上的电极注入电子和空穴，当电子与空穴在晶体内再复合时，以光的形式释放出多余的能量。

注入式电致发光的基本结构是结型（LED）。

（2）本征型电致发光：又分为高场电致发光与低能电致发光。其中高场电致发光是荧光粉中的电子或由电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内部加速，碰接发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态时辐射发光。

低场电致发光又称为注人式发光，主要是指半导体发光二极管（LED）。

3.电致发光材料分类：从发光材料角度,可将电致发光材料分为无机电致发光材料和有机电致发光材料。

无机电致发光材料一般为等半导体材料。有机电致发光材料依据有机发光材料的分子量的不同可以区分为小分子和高分子两大类。小分子OLED材料以有机染料或颜料为发光材料，高分子OLED材料以共轭或者非共轭高分子（聚合物）为发光材料，典型的高分子发光材料为PPV及其衍生物。

二．无机电致发光材料的的发展及展望：

1936年：基于ZnS构造了第一个粉末电致发光磷光体(phosphor)；并制造了第一个有效的掺Mn的ZnS薄膜电致发光显示装置(ELD)。人们曾经将这种ELD和光导膜结合，用于光放大器和x射线增强器，1960年在日本曾用于电视成像。1962年：美国通用电气公司发明第一个无机半导体GaAsP的商品化光发射二极管(LED)。 在无机电致发光化合物中，目前主要的方向是发展掺杂稀土元素的多色显示材料。这种材料广泛应用于视频器件、音响设备和测控仪器中，并已取得了令人瞩目的成就。无机EL的优点是稳定性高；缺点是短波发光有待开发，作为显像管体积太大，大面积平板显示器制作工艺上有困难，发光颜色不易改变，很难提供全色显示等。

三．无机电致发光显示（LED)

1.发光二极管：

发光二极管（Light Emitting Diode,简称LED）是注入电致发光显示器件的代表。发光

二极管是利用少数载流子流入PN结直接将电能转换为光能的半导体发光元件。 2.LED构造：

是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。LED结构图如图所示

LED结构示意图

其实很简单，LED以半导体芯片为核心，将其固定在接柱上，由正极和负极接线为其提供电流，其整体被环氧树脂封装。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（一般用环氧树脂）包封，树脂外观视应用要求做成各种形式。也可以在LED的底座上安置两枚或两枚以上晶片，各晶片材料不同，发出不通的色光，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色光。

3.LED材料：LED五大原物料分别是指：晶片，支架，银胶，金线，环氧树脂.

(1)晶片:晶片的构成：由金垫，P极，N极，PN结，背金层构成(双pad晶片无背金层)。晶片是由P层半导体元素，N层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的PN结合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态。在晶片被一定的电压施加正向电极时，正向P区的空穴则会源源不断的游向N区，N区的电子则会相对于孔穴向P区运动。在电子，空穴相对移动的同时，电子空穴互相结对，激发出光子，产生光能。主要分类，表面发光型： 光线大部分从晶片表面发出。五面发光型： 表面，侧面都有较多的光线射出按发光颜色分，红，橙，黄，黄绿，纯绿，标准绿，蓝绿， 蓝。

（2）支架：支架的结构1层是铁，2层镀铜(导电性好，散热快)，3层镀镍(防氧化)，4层镀银(反光性好，易焊线)

（3）银胶：(因种类较多，我们依H20E为例)也叫白胶，乳白色，导通粘合作用(烘烤温度为：100°C/1.5H)银粉(导电，散热，固定晶片)+环氧树脂(固化银粉)+稀释剂(易于搅拌)。储藏条件：银胶的制造商一般将银胶以-40 °C 储藏，应用单位一般将银胶以-5 °C 储藏。单剂为25 °C/1年(干燥，通风的地方)，混合剂25 °C/72小时(但在上线作业时因其他的因素“温湿度、通风的条件”,为保证产品的质量一般的混合剂使用时间为4小时)

烘烤条件：150 °C/1.5H搅拌条件：顺一个方向均匀搅拌15分钟

（4）(依φ1.0mil为例)LED所用到的金线有φ1.0mil、 φ1.2mil，金线的材质，LED用金线的材质一般含金量为99.9%，金线的用途利用其含金量高材质较软、易变形且导电性好、散热性好的特性，让晶片与支架间形成一闭合电路。 （5）环氧树脂(以EP400为例)组成：A、B两组剂份:

A胶：是主剂，由环氧树脂+消泡剂+耐热剂+稀释剂 B剂：是固化剂，由酸酣+离模剂+促进剂 使用条件：

混合比：A/B=100/100(重量比) 混合粘度：500-700CPS/30 °C

胶化时间：120 °C*12分钟或110 °C*18分钟

可使用条件：室温25 °C约6小时。一般根据产线的生产需要，我们将它的使用条件定为2小时。

硬化条件:初期硬化110 °C-140 °C 25 - 40分钟 后期硬化100 °C*6-10小时(可视实际需要做机动性调整)

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