信息显示材料和器件特性与应用
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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。
2021/1/7
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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。
6
依照发射 峰半宽度
宽带材料：半宽度～100nm，如CaWO4 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。
分立发光：发光中心受激发时并未离化，即激发和发射
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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信息显示材料与器件特性和应用
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
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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。
氧化物： Y2O3：Eu 氟化物： MgF2、ZnF2 硫氧化物：Y2O2S：Eu 钨酸盐： MgWO4
用于电子束管
硅酸盐： CaSiO3：Pb，Mn
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信息显示材料与器件特性和应用
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。
2021/1/7
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信息显示材料与器件特性和应用
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 用于闪烁体
极长余辉：余辉时间>1s的发光
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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。
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信息显示材料与器件特性和应用
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。
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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
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
半宽度
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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。
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。
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Zn2S信i息O显4：示材M料n与的器件发特射性和光应用谱和吸收光谱
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。
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 电子在导带中停留的时间较长
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信息显示材料与器件特性和应用
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。
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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信息显示材料与器件特性和应用
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
信息显示材料与器件特性和应用
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信息显示材料与器件特性和应用
❖ 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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信息显示材料与器件特性和应用
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。
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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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。
6
依照发射 峰半宽度
宽带材料：半宽度～100nm，如CaWO4 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。
分立发光：发光中心受激发时并未离化，即激发和发射
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
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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。
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。
氧化物： Y2O3：Eu 氟化物： MgF2、ZnF2 硫氧化物：Y2O2S：Eu 钨酸盐： MgWO4
用于电子束管
硅酸盐： CaSiO3：Pb，Mn
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信息显示材料与器件特性和应用
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。
2021/1/7
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信息显示材料与器件特性和应用
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 用于闪烁体
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。
2021/1/7
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信息显示材料与器件特性和应用
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。
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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
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。
2021/1/7
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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
半宽度
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发射峰的半宽度
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信息显示材料与器件特性和应用
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。
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。
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Zn2S信i息O显4：示材M料n与的器件发特射性和光应用谱和吸收光谱
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。
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 电子在导带中停留的时间较长
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信息显示材料与器件特性和应用
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。
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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信息显示材料与器件特性和应用
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
信息显示材料与器件特性和应用
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信息显示材料与器件特性和应用
❖ 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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信息显示材料与器件特性和应用
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。