7 第七章 信息显示材料与器件汇总
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第七章分子发光-荧光与磷光
发光材料与器件基础
B. 发射光谱(荧光光谱)
固定激发波长 扫描发射波长
发射光谱的形状与激发波长无关：
分子的激发光谱可能含有几个激发带，但发射光谱只含一个发射带；
即使分子被激发到高于S1的电子态，由于经过极快的内转换和振动弛豫降
到S1电子态的最低振动、转动能级，然后以辐射形式释放能量回到基态。
C. 激发光谱与发射 I F 4 8 0 0 固定em=620nm(MAX) 固定ex=290nm (MAX)
S2
紫
外 可
S1
见
吸
收
光
谱
荧光 迟
荧 光：10-8 sec
系间 窜跃
磷 光：1~10-4 sec 迟滞荧光:102~10-4 sec
２. 无辐射跃迁的类型
振动弛豫: Vr 10-12sec T1 外 转 移:无辐射跃迁
回到基态
紫 外 可
滞 荧
磷 内 转 移:S2~S1能级
光
光
之间有重叠
见 共
系间窜跃: S2~T1能级
④取代基团为给电子取代基。
发光材料与器件基础
2. 共轭效应 产生荧光的有机物质，都含有共轭双键体系，共轭体系越
大，离域大π键的电子越容易激发，荧光与磷光越容易产生。
化合物
苯萘
蒽
丁省
F
0.11 0.29
0.46
0.60
λexmax(nm) 205 286
365
390
λ max em
(nm)
278
321
发光材料与器件基础
西安邮电学院光电信机发光基础
Chapter Twelve
分子荧光:Fluorescence 分子磷光:Phosphorescence
显示器件及其应用
最大角度范围。
观看体验
大可视角度的显示器件能够提供 更好的观看体验，使多人同时观 看时都能获得清晰的视觉效果。
应用场景
大可视角度的显示器件适用于公 共场所、会议室、展览厅等需要 多人同时观看的场合，提高观看
舒适性和共享体验。
04 显示器件的应用案例
电视显示应用
总结词
电视显示是显示器件的重要应用领域， 为家庭娱乐提供了丰富多彩的画面。
响应时间
响应时间是指显示器件像素点对 输入信号的响应速度，通常以毫 秒（ms）表示。
动态画面
高响应时间显示器件能够减少动 态模糊和残影现象，提高动态画 面的流畅性和清晰度。
应用场景
高响应时间显示器件适用于需要 快速变化画面的场合，如游戏、 运动比赛等。
可视角度
可视角度
可视角度是指用户在不同角度下 能够清晰观察到显示器件内容的
02 显示器件技术原理
LED显示器件原理
总结词
LED显示器件利用发光二极管的自发光特性，通过电流激发 产生可见光。
详细描述
LED显示器件由多个LED灯珠组成，每个灯珠由一个或多个 PN结组成，当正向电流通过时，电子与空穴结合并释放能量 ，以光子的形式发出可见光。LED显示器件具有高亮度、长 寿命、低功耗等优点。
03 显示器件性能参数
分辨率
分辨率
分辨率是显示器件的像素密度，通常 以像素数表示。高分辨率能够提供更 清晰的图像，使细节更加逼真。
显示效果
应用场景
高分辨率显示器件广泛应用于智能手 机、平板电脑、笔记本电脑、显示器 和电视等设备，满足用户对高质量显 示效果的需求。
高分辨率显示器件在显示文本、图像 和视频时更加清晰，减少模糊和锯齿 现象，提高视觉体验。
观看体验
大可视角度的显示器件能够提供 更好的观看体验，使多人同时观 看时都能获得清晰的视觉效果。
应用场景
大可视角度的显示器件适用于公 共场所、会议室、展览厅等需要 多人同时观看的场合，提高观看
舒适性和共享体验。
04 显示器件的应用案例
电视显示应用
总结词
电视显示是显示器件的重要应用领域， 为家庭娱乐提供了丰富多彩的画面。
响应时间
响应时间是指显示器件像素点对 输入信号的响应速度，通常以毫 秒（ms）表示。
动态画面
高响应时间显示器件能够减少动 态模糊和残影现象，提高动态画 面的流畅性和清晰度。
应用场景
高响应时间显示器件适用于需要 快速变化画面的场合，如游戏、 运动比赛等。
可视角度
可视角度
可视角度是指用户在不同角度下 能够清晰观察到显示器件内容的
02 显示器件技术原理
LED显示器件原理
总结词
LED显示器件利用发光二极管的自发光特性，通过电流激发 产生可见光。
详细描述
LED显示器件由多个LED灯珠组成，每个灯珠由一个或多个 PN结组成，当正向电流通过时，电子与空穴结合并释放能量 ，以光子的形式发出可见光。LED显示器件具有高亮度、长 寿命、低功耗等优点。
03 显示器件性能参数
分辨率
分辨率
分辨率是显示器件的像素密度，通常 以像素数表示。高分辨率能够提供更 清晰的图像，使细节更加逼真。
显示效果
应用场景
高分辨率显示器件广泛应用于智能手 机、平板电脑、笔记本电脑、显示器 和电视等设备，满足用户对高质量显 示效果的需求。
高分辨率显示器件在显示文本、图像 和视频时更加清晰，减少模糊和锯齿 现象，提高视觉体验。
7打印 第七章 信息显示材料与器件分解
第七章 信息显示材料与器件 分立发光(P2)和复合发光(P4)的概念 阴极射线致发光的过程(P7)
CRT结构(P8)、发光过程(P7、 P8)、工作原理(P8)
VFD的结构和发光原理(P14) ，FED的发光机理及特点(P16)
电致发光的概念(P21)
粉末电致发光器件(P27)和薄膜电致发光器件(P24)的结构 LED工作原理(P31)
2020/10/5
4
三.发光显示材料
阴极射线管CRT
电子束激发的发光材料 FED发光材料
真空荧光显示VFD
电场激发显示材料
电致发光材料EL 发光二极管LED
等离子体显示（PDP）材料
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5
1. 阴极射线管CRT
阴极射线的本质
1. 1858年，盖斯勒在自制的玻璃管中阴极和阳极之间发现 了稀薄气体放电现象。
2020/10/5
13
基本原理：当对涂有氧 化材料的阴极加热时， 它在近650度时发射热电 子，热电子被金属网栅 加速后，再轰击阳极的 荧光物质发光。
结构：玻璃面板 阴极 栅极
阳极（涂荧光物质） 玻璃衬底
2020/10/5
VFD基本结构
1-表面玻璃；2-阴极；3-栅极； 4-荧光体；5-阳极；6-玻璃衬底
OLED的结构(P37)、发光机理(P40)和发光过程(P44)
等离子发光原理(P50)和等离子体发光器件的基本结构(P52、P53)
液晶分子的结构特点(P57)和液晶的分类(P58) 发光效率&光度效率(P64) 、余辉时间(P65) 、场致发光(P21)、敏化剂&猝灭剂& 激活剂(P10) 、等离子体(P47)、溶致液晶&热致液晶(P58) 、向列型液晶&近晶型
CRT结构(P8)、发光过程(P7、 P8)、工作原理(P8)
VFD的结构和发光原理(P14) ，FED的发光机理及特点(P16)
电致发光的概念(P21)
粉末电致发光器件(P27)和薄膜电致发光器件(P24)的结构 LED工作原理(P31)
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三.发光显示材料
阴极射线管CRT
电子束激发的发光材料 FED发光材料
真空荧光显示VFD
电场激发显示材料
电致发光材料EL 发光二极管LED
等离子体显示（PDP）材料
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1. 阴极射线管CRT
阴极射线的本质
1. 1858年，盖斯勒在自制的玻璃管中阴极和阳极之间发现 了稀薄气体放电现象。
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基本原理：当对涂有氧 化材料的阴极加热时， 它在近650度时发射热电 子，热电子被金属网栅 加速后，再轰击阳极的 荧光物质发光。
结构：玻璃面板 阴极 栅极
阳极（涂荧光物质） 玻璃衬底
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VFD基本结构
1-表面玻璃；2-阴极；3-栅极； 4-荧光体；5-阳极；6-玻璃衬底
OLED的结构(P37)、发光机理(P40)和发光过程(P44)
等离子发光原理(P50)和等离子体发光器件的基本结构(P52、P53)
液晶分子的结构特点(P57)和液晶的分类(P58) 发光效率&光度效率(P64) 、余辉时间(P65) 、场致发光(P21)、敏化剂&猝灭剂& 激活剂(P10) 、等离子体(P47)、溶致液晶&热致液晶(P58) 、向列型液晶&近晶型
信息显示材料和器件特性与应用
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信息显示材料与器件特性和应用
2.对比度和灰度
❖ 对比度：画面上最大亮度（Lmax）和最小亮 度（Lmin）之比。
CLmaxLmin
❖ 好的图像显示要求显示器的对比度至少要大 于30，这是在普通观察环境光下的数据。而 主动显示器的对比度比被动显示器的高。
基质为高阻半导体或绝缘体，需要从发光中心 的角度选择杂质。掺杂的杂质包括过渡族元素、 类汞元素、重金属及稀土元素。
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信息显示材料与器件特性和应用
二.显示器件的主要参量
❖ 由于显示器件可用来重现图像图形、显示信号波 形和参数，因此对显示器件来说最重要的是显示 彩色图像的质量。
❖ CRT显示器高的性价比和高性能的图像质量
下从激发态回到基态时的发光。其粒子跃迁的几率基本上 决定于发射体内的电场，而不受外界因素影响。
受迫发光：受激发的粒子（如电子）在外界因素的影响下
的发光。其需要经过一个成为亚稳态的中间过程才能发光。
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4
信息显示材料与器件特性和应用
复合发光
发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒 子（一般为正离子或者空穴和电子），这两种 粒子复合时的发光。
极长余辉：余辉时间>1s的发光
9
信息显示材料与器件特性和应用
美国的“9.11”事件中，由于世贸中心大楼内采用了蓄光型 自发光材料，使1.8万人得以迅速撤离，在国际上引了极大的 轰动。该材料具有吸光、蓄光、发光的性能，吸收各种可见光 10-20分钟，即可在黑暗中连续发光12小时以上，其发光亮度 和发光时间是传统荧光型材料的30-50倍，可广泛地适用于建 筑、装饰、交通运输、军事设施、消防应急、工业、日用品、 工艺品等领域。
光电子技术基础 第七章 光电显示技术
第7章光电显示技术7．1光电显示技术基础从光源发出的光经调制加载信号后通过光波导(含光纤)传输到接收端，此时接收端常常需要将所需信息解调并以图像、图形、数码、字符等形式表现出来，这一技术就称为显示技术。
由于解调信号必须通过介质转换成与人的视觉协调的信息表现出来，因而该技术涉及的问题不仅需要材料发光方面的基础知识，而且需要视觉与色彩方面的知识。
由于各类显示器件理论基础不同，因而本章首先介绍一些显示的基础知识，接着学习典型显示器件的有关发光机理及其他基础知识。
7．1．1显示技术与显示器件1897年，德国的布朗发明了作为目前彩色电视机以及显示装置中心部件的阴极射线管(CRT)雏形。
之后百余年来，CRT一直占据光电显示的主导地位，如今其技术已极其成熟。
液晶是另一种显示介质，它是一种介于固态与液态之问的有机化合物，兼有液体的流动性与固体的光学性质，l889年德国的莱曼发现其具有双折射现象，l968年美国的Heilmeier发现其双折射的电光效应可以用于制作显示装置，即现在的液晶显示器LCD。
直到20世纪90年代，液晶显示器首先在笔记本电脑领域取得了绝对优势。
利用前面介绍过的本征场致发射可以制造另一种很有发展前途的平板显示器件，这类器件常被称作FET或ELD器件。
等离子体显示器件(PDP)成为近年人们看好的未来大屏幕平板显示的主流。
LCD、ELD、PDP被认为代表着光显示器件未来发展方向。
显示技术在当代科技中占有相当重要的地位。
广义地讲，显示技术是一种将反映客观外界事物的信息(光学信息、电学信息、声学信息、化学信息等)经过变换处理，以恰当形式(图像、图形、数码、字符等)表现出来，为人类提供视觉感受、分析、表达和处理信息的技术。
显示技术中的关键是显示器件。
光电显示多种多样，列如表7—1。
光电显示按发光类别可分为主动型光电显示与被动型光电显示；按照结构形状分为平板显示和体显示；按显示屏幕大小分为超大屏幕(>4m2)、大屏幕(1～42m)显示；按颜色分为黑白、彩色m)、小屏幕(<0．22m)、中屏幕(0．2～l2显示；按显示内容分为数码、字符、轨迹、图表、图形、图像显示；按成像空间坐标分为二维平面与三维立体显示；按显示原理分为电子束显示(CRT)、真空荧光显示(VFD)、发光二极管显示(LED)、电致发光显示(ELD)、等离子体显示(PDP)、液晶显示(LCD)、激光显示(LD)、电致变色显示(ECD)。
显示器件基础知识
详细描述
OLED是一种自发光显示器件，利用有机材 料在电场作用下发光。具有自发光的特性， 可以提供更好的对比度和色彩表现。同时， OLED还具有轻薄、可弯曲的优点，适用于 各种形态的产品。
QLED显示器件
总结词
量子点发光二极管显示器件
详细描述
QLED是一种基于量子点技术的显示器件， 通过量子点材料在电场作用下的发光实现显 示。QLED具有高亮度、高色域和长寿命等 优点，是当前显示技术的重要发展方向之一
通过物理或化学方法在基 板上沉积所需的薄膜材料， 如金属、半导体、绝缘体 等。
薄膜处理
对沉积的薄膜进行热处理、 光刻、刻蚀等加工，以实 现所需的图案和结构。
薄膜质量检测
使用各种检测手段对薄膜 的质量进行检测和控制， 确保薄膜的均匀性、致密 性和附着力等。
器件封装工艺
元件贴装
将各种电子元件（如芯片、电阻、电 容等）按照设计要求贴装在基板上。
03
显示器件的关键技术
高分辨率技术
总结词
高分辨率技术是提高显示清晰度和图像质量的关键。
详细描述
通过提高像素密度和减少像素间距，高分辨率技术能够呈现更加细腻、逼真的图像。这有助于改善用 户的视觉体验，特别是在观看影片、玩游戏或进行图形设计等需要高清晰度显示的任务时。
色彩管理技术
总结词
色彩管理技术是确保显示颜色准确性 和一致性的重要手段。
引脚焊接
将元件的引脚焊接在基板上，实现电 气连接。
密封与保护
使用密封材料和保护涂层等手段对器 件进行密封和保护，以提高其稳定性 和可靠性。
性能测试与可靠性验证
对封装好的器件进行性能测试和可靠 性验证，确保其满足设计要求和使用 寿命。
显示器件的类型
电子货架标签
03
将电子纸显示器件应用于货架标签中，可以实时更新商品价格
等信息，提高超市和零售店的运营效率。
05
其他类型显示器件
等离子显示器件（PDP）
总结词
等离子显示器件是一种利用气体放电原理的显示技术，其特点在于自发光的特性，使得色彩表现力强，视角广， 动态对比度高。
详细描述
等离子显示器件利用特殊的气体在低压放电条件下产生等离子体，进而激发出紫外光，再利用这些紫外光激发特 定颜色的荧光粉发光，从而实现显示效果。PDP具有自发光的特性，因此色彩表现力强，视角广，动态对比度高。 此外，PDP的响应速度较快，适用于动态图像的显示。
子书阅读器等。
03
按分辨率分类
高分辨率的电子纸显示器件能够提供更清晰的图像，适用于需要高清晰
度显示的应用，如电子地图等。
电子纸显示器件的应用
电子书阅读器
01
利用电子纸显示器件的高清晰度和低功耗特性，提供类似纸张
的阅读体验。
智能标签
02
将电子纸显示器件应用于智能标签中，可以在不使用电池的情
况下长时间显示信息，方便商品的管理和追踪。
显示器件是现代信息社会中不可 或缺的重要部分，广泛应用于电 视、电脑、手机、平板、医疗、 交通、航空航天等领域。
显示器件的分类
01
02
03
按显示原理分类
可以分为电致发光显示器 件、液晶显示器件、等离 子显示器件、电子纸显示 器件等。
按颜色分类
可以分为单色显示器件和 彩色显示器件。
按分辨率分类
可以分为低分辨率、中分 辨率和高分辨率显示器件。
显示器件的发展历程
阴极射线管（CRT）
液晶显示（LCD）
2015 AFM ch1 功能材料概论资料
⑤磁功能：硬磁性(记录介质)、软磁性（磁头等）等。
⑥光功能：透光、反折射光、吸光、偏振光、聚光性等 ⑦化学功能：吸附、催化、生化反应、酶反应等 ⑧其他功能：如放射特性、电磁波特性等。
-28-
Ｂ、二次功能：输入能量 和输出能属于不同形式， 材料起能量转换作用, 这种功能称二次功能或高次功能 有人认为这种材料算真正功能材料。 二次功能可分为四类：
-18-
⑥性能不同用途不同——功能材料与结构材料最大区别
⑦一般，功能单一、但功能突出
⑧生产规模小、更新快、技术保密性强
⑨高投入、高风险，成功，则高产值、高效益产业。
-19-
2、功能材料的分类
属于材料大类的一支。
同时与材料的分类相对应，种类繁多，无统一
分类标准，出发点不同，分类方法不同：
-20-
按材料的种类分类
-27-
按功能显示过程分：一次功能材料和二次功能材料。 Ａ、一次功能：输入能量 和输出能量属于同种形式， 材料起到能量传输作用。 这时材料又称载体材料。
一次功能主要有八种： ①力学功能：粘、润滑、超塑、高弹、防震性等。
②声功能：隔音、吸音性等。
③热功能：传热、隔热、吸热、蓄热性等。 ④电功能：导电、超导性、绝缘、电阻等。
-15-
4、材料学角度分类
结构材料(structural material)：主要利用其保持形状和结构 不变能力。如：制造工具、机械、车辆、房屋、桥梁、铁路、
封装材料等。注：结构材料对物理、化学性能有一定要求，
如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。（例支撑件、 连接件、传动件、紧固件）
功能材料(functional material)：通过某一作用（光、电、磁、 力、热、声、化学、生物等）具有特定功能（由美国Bell Lab. J. A. Morton在1965年提出并受到普遍接受）。也叫特 种材料(Speciality mater)或精细材料(Fine mater).
光电显示材料与显示技术知识点总结
一、显示技术研究的意义1.显示技术定义显示技术是将各自非电量信息（如声、热、力、数、气氛等）的信息源，通过一定的传感器、处理器进行感知和处理，传输给显示装置，再由显示装置进行处理、转换，最后由显示器件转换为人类视觉可识别的信息，也称为“信息显示技术”。
2.信息显示系统一个完整的信息显示系统包括：中央计算机、信号处理、控制及变换功能布局，显示器件及驱动电路，人—机通信装置。
二、显示技术的发展光电显示器分类根据显示发光类型，显示技术可分为主动和被动发光型。
根据显示原理分类，CRT、FED、LCD、PDP、ELD、LED、VFD、ECD、EPID。
根据观看方式分类，有直观式和投影式。
根据显示材料分类，有固体（粉末材料）、液体、气体和等离子体。
根据结构形状分类，有瓶颈状、平板型；真空型和非真空型（全固体化）三、光的特性常用光量光通量，照度和光出度，光强，亮度，人眼的视觉特性视觉惰性，闪烁，视角五、色彩学基础1.三基色原理自然界任何一种颜色均可表示为三个确定的相互独立的基色的线性组合。
2.颜色的特性亮度：各种颜色的光对人眼所引起的视觉强度，与光的辐射功率有关。
色调：颜色的类别，即红橙黄绿青蓝紫。
色饱和度：表示颜色光所呈现的颜色深浅程度（或纯度）。
单色光色饱和度为100%。
饱和度越高，颜色越深；反之越浅。
色度：色调和色饱和度统称为色度，指的是什么颜色，颜色深浅，性质差异的感觉。
六、显示器件的性能指标1. 工作电压和消耗电流2. 画面尺寸3. 分辨率，分辨率（Resolution）指构成图像的像素和，即屏幕包含的像素多少。
4. 亮度（辉度）亮度：在垂直于光束传播方向上，单位面积上的发光强度，单位是cd/m2。
辉度：用来评价主动发光型显示器件的发光强度，主动发光型显示器件的辉度为100-1000cd/m2。
5. 对比度显示对比度又简称对比度，是显示部位的辉度与非显示部位的辉度之比。
6.灰度（深浅可调节性）灰度指画面上亮度等级的差别，亮度的21/2倍的发光强度的变化等级来表示。
光电子技术基础知识第7章电光转换现象与发光及图像显示器件
7.1.2 发光二极管的特性及技术
光源快速响应
高光效高节能
寿命长，灯具结构合理
优点
光源方向性好
安全性高环保
光色多，运行成本低
1. 低电压驱动
2. 过度电压驱动
3. 高电压驱动
4. 市电驱动
无论是哪一种驱动，LE照明主要是有恒压和 恒流的区别，目前恒压设计会危害LED的未来 发展，恒压方式也是暂时的过渡，很快会被恒 流技术取代。
液晶的发展历史
20世纪60年代，随着半导体集成电路（integrated circuit）技 术的发展，电子设备实现了进一步的小型化。上述技术的进 步，对于在液晶显示装置（display）中的应用是必不可少的， 随着材料科学和材料加工技术的进一步发展，以及新型显示 模式和驱动技术的开发，液晶显示技术获得了快速发展。
向列相液晶与胆甾相液晶可以互相转换，在向列相液晶中 加入旋光材料，会形成胆甾相，在胆甾相液晶中加入消旋 光向列相材料，能将胆甾相转变成向列相。
光电子技术基础知识
第7章 电光转换现象与发光及 图像显示器件
平板显示器的种类
目前主要的平板显示器包括: 阴极射线管CRT (Cathode ray tube) 等离子体显示板PDP (Plasma display panel) 液晶显示器LCD (Liquid crystal displays)属于被动显示也 就是非辐射显示 场发射显示器FED (Field emission displays) 有机电致发光显示器OLED (Organic light-emitting diode displays )
液晶的发展历史
1888年 出版《分子物理学》，特别值得一提的是，在书中首次提出了显微镜学 研究方法，通过对晶体显微镜和用它所作的观察。
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第七章 信息显示材料与器件
2018/11/1
1
发光机理和发光特性
显示器件的主要参量
发光显示材料 受光显示材料 光电显示材料前景
2018/11/1
2
一、发光机理及发光特性
1. 发光机理
根据发光机理的不同，发光过程可以分为两类， 即分立发光和复合发光。 分立发光：发光中心受激发时并未离化，即激发和发射
2
倍发光强度的变化划分等级。
日常00左右，在电视技术中，用10个灰度 级来表示。通常电视接收机所重现的图像 能达到7～8个灰度就足够了。灰度级越多， 图像层次越分明，图像越柔和。
极长余辉：余辉时间>1s的发光
2018/11/1 9
美国的“9.11”事件中，由于世贸中心大楼内采用了蓄光 型自发光材料，使1.8万人得以迅速撤离，在国际上引了极大 的轰动。该材料具有吸光、蓄光、发光的性能，吸收各种可 见光10-20分钟，即可在黑暗中连续发光12小时以上，其发光 亮度和发光时间是传统荧光型材料的30-50倍，可广泛地适用 于建筑、装饰、交通运输、军事设施、消防应急、工业、日 用品、工艺品等领域。
2018/11/1
Zn2SiO4：Mn的发射光谱和吸收光谱
6
宽带材料：半宽度～100nm，如CaWO4
依照发射 峰半宽度
窄带材料：半宽度～50nm，如Sr(PO4)3Cl：Eu3+
线谱材料：半宽度～0.1nm，如GdVO4：Eu3+
发光材料究竟属于哪一类， 既与基质有关，又与杂质有关。 例如，将 Eu2+ 掺杂在不同的基 质中，可以得到上述 3 种类型 的发光材料，而且随着基质的 改变，发光的颜色也可以改变。
2018/11/1
10
常用的发光材料都是二元或者多元化合物。
Ⅱ-Ⅵ：ZnS、ZnO、（Cd，Zn）S、Zn（S，Se）等 紫外光、电子束、电场、X射线或带电粒子激发 Ⅲ-Ⅴ：GaAlP、GaAlAs、GaP： 发光二极管 GaN： 结型场致发光 碱卤化合物：NaI：Tl、CsI：Tl、LiI：Eu 氧化物： Y2O3：Eu 氟化物： MgF2、ZnF2 硫氧化物：Y2O2S：Eu 钨酸盐： MgWO4 硅酸盐： CaSiO3：Pb，Mn 用于闪烁体
单分子过程 电子在导带中停留的时间较短（≤10-10s）
双分子过程
2018/11/1
电子在导带中停留的时间较长
5
2. 发光特点
2.1 颜色特征
不同的发光中心，在不同的基质材料中，可能发出不同波 长的光。已知的发光材料可以覆盖整个可见光的范围。 吸收光谱和发射光谱表征发光材料特性的常用方法。 吸收光谱是材料激发时所对应的光谱，相应吸收峰 的波长就是激发时能量对应波长。发射光谱反映发光材 料辐射光的情况，对应谱峰的波长就是发光的颜色，一 般说来其波长大于吸收光谱的波长。
受迫发光：受激发的粒子（如电子）在外界因素的影响下
的发光。其需要经过一个成为亚稳态的中间过程才能发光。
2018/11/1 4
复合发光
发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒 子（一般为正离子或者空穴和电子），这两种 粒子复合时的发光。 由于离化的带电粒子在发光材料中漂移或扩散， 从而构成特征性光电导，所以又称“光电导型” 发光。
用于电子束管
2018/11/1
11
对于发光材料，要想得到有效的发光材料， 都要在这些材料中掺杂微量杂质。
基质为半导体，需要一定的导电能力，应从施 主、受主的角度选择杂质。掺杂的杂质在复合 发光中发挥作用。
基质为高阻半导体或绝缘体，需要从发光中心 的角度选择杂质。掺杂的杂质包括过渡族元素、 类汞元素、重金属及稀土元素。
过程发生在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光。 特点：单分子过程，并不伴随着光电导，又称“非光电 导型”发光。
分立发光又分为自发发光和受迫发光。
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自发发光
受迫发光
自发发光：受激发的粒子（如电子）在粒子内部电场作
用下从激发态回到基态时的发光。其粒子跃迁的几率基本 上决定于发射体内的电场，而不受外界因素影响。
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半宽度
发射峰的半宽度
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2.2 发光强度
发光效率——表征材料的发光本领。其大小与 激发强度有关。可以用量子效率、能量效率和 光度效率（流明效率）来表示材料发光效率的 高低。
量子效率：发光量子数与激发源输入的量子数之比。 能量效率：发光的能量与激发源输入的能量之比。 光度效率：发光的流明数与激发源输入的能量之比。
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1.亮度
亮度指垂直于光束传播方向上的单位面积
上的发光强度。单位是坎德拉每平方米 （cd/m2）。
显示器件画面亮度的要求与环境光强有关。 例如，电影院中电影亮度要有30～45cd/m2； 室内电视则要大于70cd/m2；室外观看则要 求画面亮度应达到300cd/m2。所以对高质量 显示器亮度的要求应为300cd/m2。
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二.显示器件的主要参量
由于显示器件可用来重现图像图形、显示信号波 形和参数，因此对显示器件来说最重要的是显示 彩色图像的质量。
CRT显示器高的性价比和高性能的图像质量 LCD和PDP等平板显示器因不断下降的价格和提 高的图像质量占据了越来越多的市场份额。
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2.对比度和灰度
对比度：画面上最大亮度（Lmax）和最小亮
度（Lmin）之比。
C Lmax Lmin
好的图像显示要求显示器的对比度至少要大
于30，这是在普通观察环境光下的数据。而 主动显示器的对比度比被动显示器的高。
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灰度：画面上亮度的等级差别。以亮度
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2.3 发光持续时间（余辉） 荧光：激发和发射两个过程之间的间隙极短，约为<10-8
秒。只要光源一离开，荧光就会消失。
磷光：在激发源离开后，发光还会持续较长的时间。 余辉时间：当激发停止后，发光强度衰减到10% 所经历的时间。
极短余辉：余辉时间<1μs的发光 短 余 辉：余辉时间1~10μs的发光 中短余辉：余辉时间10-2~1ms的发光 中 余 辉：余辉时间1~100ms的发光 长 余 辉：余辉时间10-1~1s的发光
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发光机理和发光特性
显示器件的主要参量
发光显示材料 受光显示材料 光电显示材料前景
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一、发光机理及发光特性
1. 发光机理
根据发光机理的不同，发光过程可以分为两类， 即分立发光和复合发光。 分立发光：发光中心受激发时并未离化，即激发和发射
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倍发光强度的变化划分等级。
日常00左右，在电视技术中，用10个灰度 级来表示。通常电视接收机所重现的图像 能达到7～8个灰度就足够了。灰度级越多， 图像层次越分明，图像越柔和。
极长余辉：余辉时间>1s的发光
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美国的“9.11”事件中，由于世贸中心大楼内采用了蓄光 型自发光材料，使1.8万人得以迅速撤离，在国际上引了极大 的轰动。该材料具有吸光、蓄光、发光的性能，吸收各种可 见光10-20分钟，即可在黑暗中连续发光12小时以上，其发光 亮度和发光时间是传统荧光型材料的30-50倍，可广泛地适用 于建筑、装饰、交通运输、军事设施、消防应急、工业、日 用品、工艺品等领域。
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Zn2SiO4：Mn的发射光谱和吸收光谱
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宽带材料：半宽度～100nm，如CaWO4
依照发射 峰半宽度
窄带材料：半宽度～50nm，如Sr(PO4)3Cl：Eu3+
线谱材料：半宽度～0.1nm，如GdVO4：Eu3+
发光材料究竟属于哪一类， 既与基质有关，又与杂质有关。 例如，将 Eu2+ 掺杂在不同的基 质中，可以得到上述 3 种类型 的发光材料，而且随着基质的 改变，发光的颜色也可以改变。
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常用的发光材料都是二元或者多元化合物。
Ⅱ-Ⅵ：ZnS、ZnO、（Cd，Zn）S、Zn（S，Se）等 紫外光、电子束、电场、X射线或带电粒子激发 Ⅲ-Ⅴ：GaAlP、GaAlAs、GaP： 发光二极管 GaN： 结型场致发光 碱卤化合物：NaI：Tl、CsI：Tl、LiI：Eu 氧化物： Y2O3：Eu 氟化物： MgF2、ZnF2 硫氧化物：Y2O2S：Eu 钨酸盐： MgWO4 硅酸盐： CaSiO3：Pb，Mn 用于闪烁体
单分子过程 电子在导带中停留的时间较短（≤10-10s）
双分子过程
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电子在导带中停留的时间较长
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2. 发光特点
2.1 颜色特征
不同的发光中心，在不同的基质材料中，可能发出不同波 长的光。已知的发光材料可以覆盖整个可见光的范围。 吸收光谱和发射光谱表征发光材料特性的常用方法。 吸收光谱是材料激发时所对应的光谱，相应吸收峰 的波长就是激发时能量对应波长。发射光谱反映发光材 料辐射光的情况，对应谱峰的波长就是发光的颜色，一 般说来其波长大于吸收光谱的波长。
受迫发光：受激发的粒子（如电子）在外界因素的影响下
的发光。其需要经过一个成为亚稳态的中间过程才能发光。
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复合发光
发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒 子（一般为正离子或者空穴和电子），这两种 粒子复合时的发光。 由于离化的带电粒子在发光材料中漂移或扩散， 从而构成特征性光电导，所以又称“光电导型” 发光。
用于电子束管
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对于发光材料，要想得到有效的发光材料， 都要在这些材料中掺杂微量杂质。
基质为半导体，需要一定的导电能力，应从施 主、受主的角度选择杂质。掺杂的杂质在复合 发光中发挥作用。
基质为高阻半导体或绝缘体，需要从发光中心 的角度选择杂质。掺杂的杂质包括过渡族元素、 类汞元素、重金属及稀土元素。
过程发生在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光。 特点：单分子过程，并不伴随着光电导，又称“非光电 导型”发光。
分立发光又分为自发发光和受迫发光。
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自发发光
受迫发光
自发发光：受激发的粒子（如电子）在粒子内部电场作
用下从激发态回到基态时的发光。其粒子跃迁的几率基本 上决定于发射体内的电场，而不受外界因素影响。
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半宽度
发射峰的半宽度
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2.2 发光强度
发光效率——表征材料的发光本领。其大小与 激发强度有关。可以用量子效率、能量效率和 光度效率（流明效率）来表示材料发光效率的 高低。
量子效率：发光量子数与激发源输入的量子数之比。 能量效率：发光的能量与激发源输入的能量之比。 光度效率：发光的流明数与激发源输入的能量之比。
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1.亮度
亮度指垂直于光束传播方向上的单位面积
上的发光强度。单位是坎德拉每平方米 （cd/m2）。
显示器件画面亮度的要求与环境光强有关。 例如，电影院中电影亮度要有30～45cd/m2； 室内电视则要大于70cd/m2；室外观看则要 求画面亮度应达到300cd/m2。所以对高质量 显示器亮度的要求应为300cd/m2。
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二.显示器件的主要参量
由于显示器件可用来重现图像图形、显示信号波 形和参数，因此对显示器件来说最重要的是显示 彩色图像的质量。
CRT显示器高的性价比和高性能的图像质量 LCD和PDP等平板显示器因不断下降的价格和提 高的图像质量占据了越来越多的市场份额。
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2.对比度和灰度
对比度：画面上最大亮度（Lmax）和最小亮
度（Lmin）之比。
C Lmax Lmin
好的图像显示要求显示器的对比度至少要大
于30，这是在普通观察环境光下的数据。而 主动显示器的对比度比被动显示器的高。
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灰度：画面上亮度的等级差别。以亮度
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2.3 发光持续时间（余辉） 荧光：激发和发射两个过程之间的间隙极短，约为<10-8
秒。只要光源一离开，荧光就会消失。
磷光：在激发源离开后，发光还会持续较长的时间。 余辉时间：当激发停止后，发光强度衰减到10% 所经历的时间。
极短余辉：余辉时间<1μs的发光 短 余 辉：余辉时间1~10μs的发光 中短余辉：余辉时间10-2~1ms的发光 中 余 辉：余辉时间1~100ms的发光 长 余 辉：余辉时间10-1~1s的发光