發(fā)光二極管畢業(yè)論文--基于仿真軟件的led二次光學設計

1、<p>　　基于仿真軟件的LED二次光學設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode，LED) 作為一種新型光源，以節(jié)能，高效，環(huán)保受到人們的親睞。在中國，LED產(chǎn)業(yè)主要集中在封裝，后期應用上，燈具的后期光學設計上缺乏研究，在一定程度上阻礙了LED在通用照明領域的應用。</p

2、><p>　　本文為LED燈具的二次光學設計介紹了一種優(yōu)秀的仿真軟件，以及一系列仿真方法，來加速，優(yōu)化LED燈具的設計。</p><p>　　關鍵詞：LED，二次光學設計，TracePro，蒙特卡洛方法 </p><p>　　Secondary LED Optic Design Base On Simulation Software</p><p&g

3、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　OLED have many advantages, such as self-luminous, without backlighting, high contrast, thin, wide viewing angle, fast response, can be used for deflection of panels,

4、wide temperature range, structure and process relatively simple characteristics such as excellent, showing a very broad application prospects, become a new generation of display technology after the LCD and plasma.</p

5、><p>　　This article is the design of car dashboard with OLED. In this article, we select the appropriate structure and organic materials by access to information, and by using the Auto-CAD software to design th

6、e appearance of car instrument panel graphics, alignment cathode, anode and the associated alignment mask.</p><p>　　Key words: LED, Secondary optic design, TracePro, Monte Carlo method</p><p>&

7、lt;b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　ABSTRACT ………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　1概述 …………………………………………………………………………………………1</p>

8、<p>　　1.1有機電致發(fā)光的發(fā)展回顧 ……………………………………………………1</p><p>　　1.2 展望 ……………………………………………………………………………2</p><p>　　1.3有機電致發(fā)光器件的特點 ……………………………………………………3</p><p>　　1.4有機電致發(fā)光器件的基本結構 …………………………………

9、……………4</p><p>　　1.4.1 單層結構 …………………………………………………………………4</p><p>　　1.4.2 雙層結構 …………………………………………………………………4</p><p>　　1.4.3 三層結構 …………………………………………………………………5</p><p>　　1.4.4 多層機構

10、…………………………………………………………………5</p><p>　　1.4.5 摻雜型機構 ………………………………………………………………6</p><p>　　1.5有機電致發(fā)光器件的材料………………………………………………………6</p><p>　　1.5.1 電極材料 …………………………………………………………………6</p><

11、;p>　　1.5.2 發(fā)光材料 …………………………………………………………………7</p><p>　　1.5.3 傳輸材料 …………………………………………………………………9</p><p>　　1.5.4 緩沖層材料 ……………………………………………………………10</p><p>　　1.6有機電致發(fā)光基本原理 ………………………………………………

12、…11</p><p>　　2轎車用OLED儀表盤 ………………………………………………………………12</p><p>　　2.1 OLED儀表盤制作工藝 ………………………………………………………12</p><p>　　2.1.1 ITO的洗凈及表面處理 ………………………………………………12</p><p>　　2.1.2 有機薄膜

13、蒸鍍工藝 ……………………………………………………13</p><p>　　2.1.3金屬電極制作工藝 ……………………………………………………13</p><p>　　2.2 轎車用OLED儀表盤結構 …………………………………………………13</p><p>　　2.3 儀表盤顯示內(nèi)容 ………………………………………………………………14</p>

14、<p>　　2.4 顯示屏材料選擇 ………………………………………………………………15</p><p>　　2.4.1 發(fā)光材料 ………………………………………………………………15</p><p>　　2.4.2 傳輸材料 ………………………………………………………………16</p><p>　　2.4.3 電極材料 ……………………………………………

15、…………………16</p><p>　　2.5 轎車用OLED儀表盤參數(shù)設計 ……………………………………………16</p><p>　　3 轎車用OLED儀表盤設計 …………………………………………………………17</p><p>　　3.1 外觀圖設計 ……………………………………………………………………17</p><p>　　3.2

16、電極走線設計 ……………………………………………………………………18</p><p>　　3.3 部分細節(jié)的電極引線 ……………………………………………………………19</p><p>　　3.4 掩模版設計 ………………………………………………………………………20</p><p>　　3.4.1 陽極掩模版 …………………………………………………………20&l

17、t;/p><p>　　3.4.2 有機層掩模版 ………………………………………………………21</p><p>　　3.4.3 陰極掩模版 …………………………………………………………21</p><p>　　3.5仿真 …………………………………………………………………………22</p><p>　　3.5.1 電極檢測 ……………………………

18、………………………………22</p><p>　　3.5.2 仿真結果 ……………………………………………………………23</p><p>　　4 總結 ………………………………………………………………………………24</p><p>　　致 謝 …………………………………………………………………………………25</p><p>　　參考文獻

19、 ………………………………………………………………………………26</p><p><b>　　1概述</b></p><p>　　1.1 發(fā)光二極管基本原理</p><p>　　LED發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode，LED)作為一種新型光源，以節(jié)能，高效，環(huán)保受到人們的親睞。發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化

20、鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復合而發(fā)光。 </p><p>　　圖1.2二極管工作區(qū)間 圖1.2發(fā)

21、光二極管工作原理 </p><p>　　假設發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲 后，再與空穴復合發(fā)光。除了這種發(fā)光復合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不 能形成可見光。發(fā)光的復合量相對于非發(fā)光復合量的比例越大，光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，

22、所以光僅在靠近PN結面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。 </p><p>　　理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即 </p><p>　　λ≈1240/Eg（nm） </p><p>　　式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外

23、光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。 [1]</p><p>　　1.2 發(fā)光二極管發(fā)展回顧</p><p>　　1907年，英國馬可尼(Marconi)實驗室的科學家Henry Round第一次推論半導體PN結在一定的條件下可以發(fā)出光。這個發(fā)現(xiàn)奠定了LED被發(fā)明的物理基礎。</p><p>　　1927年前后，

24、俄國科學家奧列弗拉基洛謝夫（Oleg Vladimirovich Losev）獨立制作了世界上第一顆LED，其研究成果曾先后在俄國、德國和英國的科學雜志上發(fā)表，可惜當時并沒有人理睬他。天意弄人，1942年，39歲的洛謝夫在列寧格勒城被德軍封鎖時因饑餓而死。后來這段故事淡出了歷史舞臺，并把LED的“發(fā)明權”讓位給了美國人尼克·何倫亞克。</p><p>　　1955年，美國無線電公司（RadioCorpo

25、ration of America）33歲的物理學家魯賓·布朗石泰（Rubin Braunstein）首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵(GaAs)及其他半導體合金的紅外放射作用并在物理上實現(xiàn)了二極管的發(fā)光，可惜發(fā)出的光不是可見光而是紅外線，但這個貢獻也很大了。</p><p>　　1961年，德州儀器公司（TI）的科學家鮑勃·布萊德（Bob Biard）和加里·皮特曼（Gary Pittman）發(fā)現(xiàn)

26、砷化鎵在施加電子流時會釋放紅外光輻射。他們率先生產(chǎn)出了用于商業(yè)用途的紅外LED并獲得了砷化鎵紅外二極管的發(fā)明專利。不久，紅外LED就被廣泛應用于傳感及光電設備當中。現(xiàn)在我們家里的電視機遙控器就是用紅外LED來實現(xiàn)遙控的。</p><p>　　1 9 6 2 年， 美國通用電氣公司（GE）一名34歲的普通研究人員尼克·何倫亞克（Nick Holonyak Jr.）發(fā)明了可以發(fā)出紅色可見光的LED，他的名字

27、也隨LED的紅光一起紅了起來。因為何倫亞克的發(fā)明后來得到了廣泛的應用，所以一般稱他為“發(fā)光二極管之父”，后來也獲得了N多獎項。</p><p>　　圖1.3尼克·何倫亞克</p><p>　　果然名師出高徒，1972年，何倫亞克的學生喬治·克勞福德（M. GeorgeCraford）踏著前輩們的腳步發(fā)明了第一顆橙黃光LED，其亮度是先前紅光LED的10倍，這標志著LED

28、向著提高發(fā)光效率方向邁出的第一步。</p><p>　　到了20世紀70年代末期，LED已經(jīng)出現(xiàn)了紅、橙、黃、綠、翠綠等顏色，但依然沒有藍色和白色光的LED。因為只有發(fā)明出藍光LED才可能實現(xiàn)全彩色LED顯示，藍光LED的市場價值巨大，也是當時世界性的攻關難題?？茖W家們轉而將重點放在了提高LED的發(fā)光效率上面。20世紀70年代中期，LED可產(chǎn)生綠、黃、橙色光時，發(fā)光效為1流明/瓦，到了20世紀80年代中期對砷化鎵

29、和磷化鋁的使用使得第一代高亮度紅、黃、綠色光LED誕生，發(fā)光效率已達到10流明/瓦。</p><p>　　1993年，在日本日亞化工（NichiaCorporation）工作的、39歲的中村修二（Shuji Nakamura）終于發(fā)明了基于氮化鎵和銦氮化鎵的具有商業(yè)應用價值的藍光LED。憑借此項發(fā)明，他榮獲2006年千禧科技獎，這相當于科技界的諾貝爾呀！不久后，人們在藍光LED的基礎上加入黃色熒光粉，就可以得到白

30、色光LED，利用這種熒光粉技術可以制造出任何顏色光的LED（如紫色光和粉紅色光）。藍色和白色光LED的出現(xiàn)拓寬了LED的應用領域，使全彩色LED顯示、LED照明等應用成為可能。中村修二現(xiàn)在任職美國加州大學教授，因為和日亞化工在專利權問題上打官司賺了一大筆錢，現(xiàn)在算是名利雙收了?？磥碛兄卮蟀l(fā)明的人，后來的下場都很不錯，除了可惜的洛謝夫。</p><p><b>　　圖1.4中村修二</b>&l

31、t;/p><p>　　21世紀初，LED已經(jīng)可以發(fā)出任何可見光譜顏色的光（還包括有紅外線和紫外線）。其發(fā)光效率已經(jīng)達到100流明/瓦以上。也許正在你閱讀這篇文章的時候，就有一款更高性能的LED產(chǎn)品問世。（以上資料來自《無線電》雜志 杜陽 “LED發(fā)展史”）</p><p>　　最近，一種名為QLED的新模式LED也出現(xiàn)了，有人認為他會對未來的LED照明顯示造成巨大影響，那就讓我們在這里來了解一

32、下。</p><p>　　首先是量子點的概念，量子點（Quantum Dots）是一些肉眼無法看到的、極其微小的半導體納米晶體，是一種粒徑不足10納米的顆粒。通常說來，量子點是由鋅、鎘、硒和硫原子組合而成。1983年美國貝爾實驗室的科學家首次對其進行了研究，但卻“忘了”給它起名字，數(shù)年后耶魯大學的物理學家馬克·里德將這種半導體微塊正式命名為“量子點”并沿用至今。 </p><p>

33、;　　量子點有一個與眾不同的特性：每當受到光或電的刺激，量子點便會發(fā)出有色光線，光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定，這一特性使得量子點能夠改變光源發(fā)出的光線顏色。 </p><p>　　麻省理工的畢業(yè)生于2005年創(chuàng)建QD Vision。聯(lián)合創(chuàng)始人科爾·蘇利文介紹，他的公司已經(jīng)完全掌握了量子點的光色可控技術，從工作原理上說，量子點與YAG熒光體類似，通過光線刺激讓量子點發(fā)散出幾種顏色的組合，最終

34、讓LED燈發(fā)散出白色的燈光。</p><p>　　值得注意的是，量子點能夠將LED光源發(fā)出的藍光完全轉化為白光，而不是像YAG熒光體那樣只能吸收一部分，這意味著在同樣的燈泡亮度下，量子點LED燈所需的藍光更少，在電光轉化中需要的電力自然更少，更高效的表現(xiàn)令其在節(jié)能減排方面更勝一籌。（以上關于QLED資料來自于百度百科）</p><p>　　從1907年半導體PN結發(fā)光理論的提出，到今天LE

35、D技術的無處不在，期間經(jīng)歷了整整一個世紀。在這個LED的世紀里，有不計其數(shù)的研究人員為LED的發(fā)展付出了心力，LED所帶來的經(jīng)濟效益和科技發(fā)展是無比巨大的。</p><p>　　1.3 發(fā)光二極管展望</p><p>　　現(xiàn)在以及以后的社會是信息的社會，我們身邊的電腦，手機，平板電腦迅猛的發(fā)展就是信息化社會發(fā)展的一個縮影。</p><p>　　人們作為接受信息的主體

36、，快捷，高質量的獲取信息是十分必要的，而人們獲取信息的主要渠道是視覺，通過視覺呈現(xiàn)信息的重任就擔負在顯示器上，LED作為顯示器使用，具有節(jié)能，環(huán)保，響應速度高，長壽命，顯色性指數(shù)高等特點。因此LED被專家們成為“夢幻顯示器”，雖然目前還沒有大規(guī)模普及，也存在一些技術難題，不過在不遠的將來，LED必將成為主流的顯示技術。</p><p>　　未來的社會也是環(huán)保的，節(jié)能的，而以往和目前人類社會的電力大部分都消耗在照明

37、領域。而且隨著城市化，信息化的提高，這一比例還要提高。</p><p>　　從這兩個未來社會的發(fā)展點出發(fā)，我們可以看到LED發(fā)展的前景還很大，尤其是在顯示領域，如果實現(xiàn)技術的突破，很有可能復制LCD當年的成功。</p><p>　　尤其是前面提到了他的一個分支，QLED除了壽命比較短（約1W小時），尺寸暫時做不大之外，有很多優(yōu)點。例如與現(xiàn)在新興的OLED顯示器相比，QLED制造時不需要陰罩

38、（MASK），因此不存在在OLED生產(chǎn)時由于MASK熱脹冷縮造成的色彩不夠精確，量子點可以懸浮在液體中，可以使用多種技術使其沉積，同時沉積在柔性基體上時，可以實現(xiàn)柔性顯示。QLED不需濾色膜就可以實現(xiàn)純色顯示，并且在電光轉換效率上優(yōu)于OLED。</p><p>　　LED作為照明器件，已經(jīng)在我們身邊出現(xiàn)，LED小臺燈，LCD用的背光用LED，LED路燈等等得到大規(guī)模應用。</p><p>

39、　　而目前制約LED在顯示領域發(fā)展的因素是，技術不成熟，暫時只能制作大尺寸的LED點陣屏，而使用范圍更廣的量產(chǎn)化的QLED還沒有制作出來。</p><p>　　而照明領域中，小功率照明技術發(fā)展的很順利，在大功率照明領域，大功率芯片制作，高導熱率基底的開發(fā)，熒光粉的制作，散熱問題還在困擾著LED光源的發(fā)展。</p><p>　　1.4 發(fā)光二極管器件的特點</p><p&

40、gt;<b>　　優(yōu)點</b></p><p>　　1：在低光度下能量轉換效率高（電能轉換成光能的效率） - 也即較省電，非常適合在低光度（如手提電話的背光）需求中使用。當光度提高到非極小范圍照明用途時（如臺頭燈），LED的效率雖然比鎢絲燈泡高，但仍比螢光燈（俗稱光管或日光燈管）差[2]。 </p><p>　　2：響應速度快 - 可以達到很高的閃爍頻率。 </

41、p><p>　　3：使用壽命長 - 在適當?shù)纳岷蛻铆h(huán)境下可達35,000 ~ 50,000小時，相對螢光燈為10,000 ~ 15,000小時，白熾燈為1,000 ~ 2,000小時。 </p><p>　　4：耐震蕩等機械沖擊 - 由于是固態(tài)元件，沒有燈絲，相對螢光燈、白熾燈等能承受更大震蕩。 </p><p>　　5：輕便 - 其本身體積可以造得非常細?。ㄐ∮?

42、mm）尤其是表面貼裝型。 </p><p>　　6：點光源，便于聚焦 - 因發(fā)光體積細小，而易于以透鏡等方式達致所需集散程度，藉改變其封裝外形，其發(fā)光角度由大角度散射至細角度聚焦都可以達成。 </p><p>　　7：單色性強 - 由于是單一能級光出的光子，波長比較單一（相對大部份人工光源而言），能在不加濾光器下提供多種單純的顏色。 </p><p>　　8：白光L

43、ED 色域略較廣闊 - 白色LED覆蓋色域較其他白色光源廣。 </p><p>　　冷光束 - LED光束本身不包含紅外線或者紫外線，對注重保護被照對象的場合，如博物館展品的照明應用最適合。 </p><p><b>　　缺點</b></p><p>　　1：費效比差：高光度下效率較低，在一般照明用途上仍比螢光燈耗電，有些LED燈甚至比省電燈泡

44、耗電。有些設計使用多枚LED，使得LED可以工作在較低光度，從而增加效率，卻使成本大為提高，售價難以降低。 </p><p>　　2：散熱問題嚴重 受高溫影響：LED在高溫下能量轉換效率會急速下降，變得浪費電力之余也產(chǎn)生更多熱，令溫度進一步上升，形成惡性循環(huán)，同時縮短壽命。如果散熱不佳會大幅縮短壽命、增加耗電。 </p><p>　　3：電流型器件，調(diào)光復雜LED光度由電流控制，光度調(diào)節(jié)略

45、為復雜。 </p><p>　?。矗狐c光源模型,需光學設計 因LED為光源點細小與分布較集中，作照明用途時光源過于集中、刺眼，須運用光學設計分散光源。 </p><p>　　5： 顯色性仍待加強。（傳統(tǒng)燈泡、鹵素燈顯色性極佳，而螢光燈管容易找到高顯色性的產(chǎn)品；顯色性低的光源照明不但會有顏色不正常的感覺，對視力及健康也有害） </p><p>　　6：工藝重復性差 即

46、使是同一批次的單顆LED與LED之間也存在著光通量，顏色和正向電壓的差別，一致性差。</p><p>　　1.5 發(fā)光二極管基本結構</p><p>　　發(fā)光二極管從內(nèi)部結構上說，分為小功率型，大功率型；從外部封裝上說，分為SMD（貼片型)，直插型；從尺寸上說，直插型的分為Φ3，Φ5，Φ8，Φ10（指的是直插型LED帽身直徑，單位為mm），常用的表面貼裝型LED封裝規(guī)格有0603、0805

47、、1206，指的是貼片LED基座PCB板的長寬尺寸，如0805指貼片LED的基座PCB板的長寬尺寸是2.0×1.25（單位是mm）。</p><p>　　我們主要研究的是內(nèi)部LED的結構，一般直插型的LED結構為：塑料透鏡，金線，LED芯片，反射杯，陰極導線，陽極導線。SMD型的結構是是塑料透鏡，封膠，LED芯片，粘接銀膠，ESD保護芯片，陰極導線，金線，散熱基片。</p><p&g

48、t;　　圖1.4 LED結構</p><p>　　單色直插式LED的外殼顏色一般有帶顏色的和透明的兩種，例如一款紅色光直插式LED，如果外殼也是紅色則稱為紅發(fā)紅LED，如果外殼是透明的則稱為白發(fā)紅LED。依此說法就有了綠發(fā)綠、白發(fā)綠、白發(fā)藍、白發(fā)白等規(guī)格。有色外殼一般直接用作指示燈，透明外殼多用于聚光照明或需要光學傳導的場合。臺式電腦機箱上的電源指示燈是有色外殼，光電鼠標底部的紅光LED是透明外殼的，因為LED前

49、面還有一塊折射鏡結構的組件，將光導向指定區(qū)域。</p><p>　　大功率白光LED分為熒光粉轉換型，MC多芯片型。其中熒光粉轉換型分為二基色型和三基色型。MC型（Multi-Chip，多芯片）即把RGB三基色（或更多種顏色）LED芯片封裝在一起。</p><p>　　1.6 發(fā)光二極管的材料</p><p>　　1.6.1 LED襯底材料</p>&

50、lt;p>　　1）LED襯底材料的意義和選擇</p><p>　　半導體材料的襯底也稱為基片材料，外延層都是在襯底材料上生長獲得的。LED的襯底材料是LED發(fā)展的基石，不同的襯底材料決定了不同的生長技術，芯片加工技術和芯片封裝技術，因此它決定了LED器件的發(fā)展路線。</p><p>　　一般LED襯底材料的選擇如下：</p><p>　?。╝）結構特性好，外延

51、材料與襯底的晶格結構相同或相似，晶格常數(shù)失配度小，結晶性能好。</p><p>　?。╞）界面特性好，有利于外延材料的生長，并且黏附性強；</p><p>　?。╟）化學穩(wěn)定性好，在外延材料生長的溫度和氣氛中不易被分解或者被腐蝕；</p><p>　　（d）化學性能好，包括導熱性好和熱失配度小；</p><p>　　（e）有良好的導電性，能制

52、成上下層結構；</p><p>　?。╢）光學性能好，對光的吸收少，有利于提高器件的發(fā)光效率；</p><p>　?。╣）機械性能好，器件容易加工；</p><p>　?。╤）尺寸大，一般要求直徑不小于2in（1 in=0.0254 m）；</p><p><b>　?。╥）價格低廉；</b></p>&l

53、t;p>　　當然，以上的條件都滿足的是很困難的，所以人們目前只能通過外延生長技術的變更和器件加工工藝的調(diào)整來適應不同襯底上的半導體發(fā)光器件的研究和生產(chǎn)。（綠色LED照明技術）</p><p>　　2）LED襯底材料的種類</p><p><b>　?。╝）藍寶石（）</b></p><p>　　藍寶石是目前用于生長GaN和InGaN的主要

54、材料，其優(yōu)點是化學穩(wěn)定性好，不吸收可見光，透光性好，制備技術成熟，價格適中。但其不足是晶格失配性過高，導電性導熱性欠佳，硬度高而不易加工。但是這些不足均得到克服，如采用過渡層生長技術來克服晶格失配，通過同側P，N電極可克服導電性差，通過激光劃片解決了不易切割的問題。國外對該襯底的主攻方向是更大尺寸的單晶，進一步降低雜質污染，提高表面拋光質量。</p><p>　?。╞）碳化硅（SiC）</p>&l

55、t;p>　　該襯底材料有許多突出的優(yōu)點，如化學穩(wěn)定性好，有優(yōu)異的導電性和導熱性，不吸收可見光等，因此成為目前用于GaN，InGaN生長的僅次于藍寶石的襯底材料，它在市場上的占有率位居第二。但其不足主要在價格較高，機械加工性能較差，晶體質量難以與藍寶石和硅媲美。因此，碳化硅材料吸收380nm以下的紫外光，不適合于制造紫外LED。</p><p>　　由于碳化硅襯底具有良好的導熱性和導電性，不需要藍寶石襯底的倒

56、裝焊接技術來解決散熱問題。目前世界上能提供高質量的碳化硅襯底材料的廠家只有美國Cree等少數(shù)幾家公司，今后碳化硅襯底的研發(fā)主要任務是大幅度降低制造成本和提高晶體晶格質量。</p><p><b>　?。╟）硅（Si）</b></p><p>　　硅襯底材料的優(yōu)點是晶體質量高，尺寸大，成本低，易加工，有良好的導熱性，導電性和熱穩(wěn)定性。在硅材料上制備GaN LED使人們的

57、夢想，一旦在此技術上取得突破，外延生長和LED器件的加工成本將大幅降低。令人遺憾的是，由于GaN外延層與Si襯底之間存在巨大的晶格失配和熱失配，在GaN生長過程中容易形成非晶硅，在硅襯底上很難得到無龜裂和實用的GaN材料。此外，由于Si襯底對光的吸收嚴重，LED的發(fā)光效率很低。</p><p>　?。╠）氮化鎵（GaN）</p><p>　　GaN單晶材料是用于生長GaN外延層最理想的襯底

58、。用GaN作為襯底生長GaN外延層，可以大大提高外延膜晶體質量，降低位錯密度，提高LED發(fā)光效率，電流密度和壽命，但這種單晶材料制備非常困難，且價高，使其實現(xiàn)商品化受到限制。美國和日本幾家公司采用氫化物外延（HVPF）方法，在藍寶石，SiC襯底上先生長出GaN厚膜，再通過剝離技術實現(xiàn)襯底和GaN厚膜的分離，分離后的GaN厚膜作為GaN的襯底，一片2in的GaN襯底價格接近1萬美元。</p><p>　　目前，國內(nèi)

59、研究GaN襯底是用MOCVD和HVPE兩種設備分別進行。先用MOCVD生長0.1-1μm的結晶層，再利用HVPF生長約300μm的GaN襯底層，最后將原襯底剝離，拋光，這種方法由于襯底分兩次生長，表面沾污較嚴重，由于生長過程中需降溫停頓，造成表面再構，影響第二次生長。</p><p>　　（e）砷化鎵（GaAs）</p><p>　　該材料是目前LED中使用較為廣泛的，它可以用來生長GaA

60、s，GaP，AlGaAs，AlInGaP等發(fā)光材料的外延層。GaAs的優(yōu)點是晶格常數(shù)比較匹配，可以制成無位錯單晶，加工方便，價格比較便宜；缺點是其為吸光材料，影響LED發(fā)光效率。</p><p>　?。╢）氧化鋅（ZnO）</p><p>　　ZnO與GaN的晶格結構相同，禁帶寬度非常接近，所以ZnO是GaN外延層的候選襯底，但是，ZnO的致命弱點是在GaN外延生長的溫度和氣氛匯總容易發(fā)生

61、分解和被腐蝕，所以目前尚不能用來制造光電子器件。</p><p>　　1.6.2 LED外延材料及其工藝</p><p>　　1）LED襯底材料的意義和選擇</p><p>　　外延的目的是指在襯底上向外拓展生長一定厚度的半導體薄層。外延層與襯底材料可以相同，也可以不同。外延材料是LED的核心部分，它基本上決定了LED的波長，亮度，正向電壓等光電參數(shù)。</p&

62、gt;<p>　　對LED芯片外延材料的基本要求和選擇如下</p><p>　　（a）要求有合適的帶隙寬度Eg。LED的波長由禁帶寬度決定，可表示為λ=1240/Eg，由于PN結注入少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合發(fā)光時釋放的光子能量小于或等于Eg，因此LED芯片發(fā)光材料的Eg值必須大于或者等于所需發(fā)光波長的光子能量。對于可見光而言，一般Eg>1.7eV；而如果要得到短波長的藍光或者紫光LED，材料

63、的Eg一般大于3eV。</p><p>　　當選定了LED的發(fā)光波長后，通?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)多元半導體化合物材料的組分來控制。例如，對于InGaAlP材料，可以選擇合適的Al，Ga組分配比，以便從淺黃色到深紅色的光譜范圍內(nèi)來調(diào)節(jié)LED的波長。</p><p>　?。╞）可獲得高電導率的P型和N型晶體，以制備優(yōu)良的PN結。制備優(yōu)良的PN結需要有P型和N型兩種晶體材料，而且要求這兩種晶體的電導率足夠

64、的高，以有效的提供發(fā)光所需的電子和空穴。為使P區(qū)和N區(qū)有足夠高的電導率，通常要求摻雜濃度不小于10的12次方每立方厘米。另一方面，為減小正向串聯(lián)電阻，應盡量選擇遷移率高的材料。選擇合適的外延工藝，摻雜材料和摻雜溫度與濃度，這是獲得高電導率材料的基本保證。</p><p>　　（c）可獲得完整性好的優(yōu)良晶體。晶體的晶格缺陷和外來雜質往往形成復合中心。成為影響影響器件發(fā)光效率的的重要原因。因此，優(yōu)質晶體是制造高發(fā)光效

65、率LED的必要條件。</p><p>　?。╠）發(fā)光復合概率大。由于發(fā)光復合概率直接影響發(fā)光效率，所以目前高亮度和超高亮度LED大多都采用直接帶隙或著直接躍遷型半導體材料制備，原因是這類材料有較大的復合概率。對于直接躍遷型晶體材料，也可以摻入適當?shù)碾s質來形成復合概率大的高濃度復合中心，以提高光效。</p><p>　　用來制作LED的半導體材料主要有砷化鎵，磷化鎵，鎵鋁砷，鋁銦鎵磷，銦鎵氮

66、等Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料，其他還有Ⅳ族化合物半導體碳化硅及Ⅱ-Ⅵ族化合物硒化鋅等。</p><p>　　下表列出了對應不同外延材料的LED顏色和正向偏壓。</p><p>　　LED外延工藝技術有液相外延（liquid Phase Epitaxy，LPE），氣相外延（Vapor Phase Epitaxy，VPE），分子束外延（Molecular Beam Eptitaxy，MBE）和金

67、屬有機物化學氣相沉積（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）外延等。</p><p>　　外延設備是外延片制造技術的關鍵所在。在VPE技術上發(fā)展起來的MOCVD技術，是VPE和MBE等技術無法與之相媲美的。MOCVD技術是目前生長Ⅲ-Ⅴ族，Ⅱ-Ⅵ族化合物及合金薄膜單晶的主要方法。</p><p>　　圖1.5MOCVD設備系統(tǒng)</

68、p><p>　　迄今為止，MOCVD是制備GaN LED和激光器外延片的主流方法，從MOCVD生長的GaN外延片和器件的性能及生產(chǎn)成本等主要指標來看，尚沒有其他方法能與之相比。</p><p>　　MOCVD設備的主要特點如下。</p><p>　?。╝）所有原料都以氣體的形式輸入到反應腔，可以通過精確地控制各種源和摻雜氣體量來控制外延層的組分，摻雜濃度和厚度。<

69、/p><p>　?。╞）晶體生長以熱分解方式進行，系單溫區(qū)外延生長，因此設備簡單，重復性好，便于批量生產(chǎn)。</p><p>　　（c）晶體的生長速率取決于源的供應量，并且可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整外延生長速度。</p><p>　?。╠）采用低壓生長，可以減小外延生長過程中存儲效應和過度效應，異質界面能夠實現(xiàn)單原子層突變，適合超薄結構生長。借助計算機控制，可以方便地生長出各種

70、高質量的量子阱超晶格。</p><p>　　1.6.3 LED封裝作用及封裝材料</p><p><b>　　LED封裝作用</b></p><p>　　LED的核心發(fā)光部分是P型和N型半導體構成的PN結管芯，當注入PN結的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時，就會發(fā)光。但是PN結區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即各個方向發(fā)射有相同幾率，因此，并不是管芯發(fā)出的

71、所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導體材料的質量，管芯結構及幾何形狀，封裝內(nèi)部結構與包裝材料，采用的封裝技術要能提高LED的內(nèi)外量子效率。通常φ5的LED封裝是將邊長為0.25mm的正方形管芯粘接或者燒結在引線架上，管芯的正極通過球型接觸點與金絲鍵合為內(nèi)引線，，與一條管腳相連，負極通過反射杯和引線架與另一管腳相連，然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封。反射杯得作用是收集管芯側面，界面的光。向期望的方向發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀，保護管芯

72、，控制光的發(fā)散角，匹配折射率，提高管芯光射出效率。</p><p><b>　　LED封裝材料</b></p><p><b>　　1.主劑材料</b></p><p>　?。╝）環(huán)氧樹脂。以透明無色，雜質低，黏度低為原則。高檔產(chǎn)品宜選用道化學的3311，南亞的127，日本三井的139，大日本油墨的EP4000系列環(huán)氧樹脂

73、，中低檔產(chǎn)品可采用宏昌的127系列環(huán)氧樹脂。</p><p>　?。╞）活性稀釋劑。采用脂環(huán)族的雙官度活性稀釋劑比較好，但國內(nèi)基本不能生產(chǎn)，中低檔可用南亞的AGE代替，但AGE對固化后的硬度有影響，交聯(lián)度也不夠。如果樹脂的黏度較低，可以不選擇添加稀釋劑。</p><p>　?。╟）消泡劑。以相容為好，消泡性好，無低沸點為原則。可選用BYK-530，BYK-066</p>&l

74、t;p>　　BYK-141，德謙6500等系列消泡劑。</p><p>　?。╠）調(diào)色劑。一般以20%的透明油性染料添加80%的主體環(huán)氧樹脂，加溫攪拌即可添加，可消除樹脂或其他材料添加造成的微黃色，并可保證固化后顏色純正。透明油性染料的選擇，具備至少150-180的耐溫條件，以防止加溫固化時變色?？蛇x用拜爾PEG-400系列調(diào)色劑。</p><p>　?。╡）脫模劑。以脫模效果好，相

75、容性好，顏色淺為原則?？蛇x用FINT-900，無錫三山TMA脫模劑。</p><p><b>　　2.固化劑材料</b></p><p>　?。╝）甲基六氫苯酐。中低檔國內(nèi)，高檔采用意大利LONZA公司的產(chǎn)品。</p><p>　?。╞）促進劑。酸酐體系可以采用季銨鹽，如國內(nèi)研發(fā)的四丁基溴化銨</p><p>　　（c）

76、抗氧劑。主要防止酸酐高溫固化時被氧化。要求相容性好，顏色淺，中低檔產(chǎn)品可以選用264系列抗氧化劑。</p><p>　　2 LED照明知識和LED光學設計</p><p>　　2.1 相關光學知識</p><p>　　2.1.1 光的定義</p><p>　　在物理學上，能量以電磁波或者光子的形式發(fā)射及傳輸?shù)倪^程就是電磁輻射。光是電磁輻射的一

77、部分，是波長位于向X射線過渡區(qū)（λ≈1nm）和向無線電電波過渡區(qū)（λ≈1mm）之間的電磁輻射。這些光并不是都能看見的，人眼所見的只是其中一部分，之一部分成為可見光，其波長通常限定在380-780nm。</p><p>　　在可見光中，波長最短的是紫光，稍長的是藍光，以后的順序是青光，黃光，橙光和紅光。</p><p>　　2.1.2 光的傳播</p><p><

78、;b>　　1）光速</b></p><p>　　各種形式的輻射能在真空中以相同的速度傳播，每秒299793km。當輻射能量通過介質時，它的波長和速度發(fā)生改變；而頻率由產(chǎn)生電磁波的輻射源決定，他不隨遇到的介質而改變。</p><p>　　當光線在同一均一媒質中傳播時，總是沿著直線行進，當媒質改變時，光線或被反射，透射，吸收。對于光的的色散，干涉，衍射和偏振現(xiàn)象，由于在以下的

79、討論中很少遇到，故不再贅述。</p><p><b>　　2）光的反射</b></p><p>　　當光線遇到非透明物體表面時，大一部分光被反射，一部分光被吸收。光線在鏡面和擴散面上的反射狀態(tài)有以下幾種</p><p>　　a）規(guī)則反射，鏡面反射（Regular Reflection，Specular Reflection）在光滑鏡面上產(chǎn)生的反

80、射成為鏡面反射，又稱規(guī)則入射。</p><p>　　LED光學設計是以現(xiàn)有的LED為前提，改善LED本身發(fā)光角度的局限。</p><p>　　LED光學設計分為一次光學設計和二次光學設計。一次光學設計從封裝材料的形狀入手，設法提高LED的出光效率。</p><p>　　汽車信息系統(tǒng)的復雜性和信息密度在日益上升，這使得汽車內(nèi)部顯示器不再僅僅是基本的集中儀表顯示，而是要

81、滿足越來越詳細和多樣化的車內(nèi)信息顯示需求。汽車電子需要的顯示產(chǎn)品，對于環(huán)境適應性要求高，普遍需求的車載顯示屏的性能指標為：亮度20～60nit，常溫工作壽命50000小時，耐受溫度范圍-40～85℃。同成熟的TFT-LCD相比，OLED(有機電致發(fā)光顯示技術)是主動發(fā)光的顯示器，具有高對比度、寬視角（170）、快速響應（～1μs）、高發(fā)光效率、低操作電壓（3～10V）、超輕?。ê穸刃∮?mm）等優(yōu)勢。利用OLED技術制作的車載顯示器，可

82、具有更輕薄迷人的外觀、更優(yōu)異的彩色顯示畫質、更寬廣的觀看范圍和更大的設計靈活性，更重要的是OLED環(huán)境適應性要遠遠優(yōu)越于液晶顯示，可耐受的溫度區(qū)間達到-40~85℃溫度范圍。并且OLED不含鉛，不會對環(huán)境造成污染。因此OLED顯示應用在車載領域具有極大的優(yōu)勢。</p><p>　　2.1 OLED儀表盤制作工藝 </p><p>　　OLED儀表盤顯示屏是用真空鍍膜機在ITO玻璃基板上依次

83、蒸鍍有機材料、陰極材料?；竟に嚵鞒虨椋?lt;/p><p>　　ITO/Cr 玻璃清洗——→光刻——→再清洗——→前處理——→真空蒸發(fā)多層有機層（4-5 層）——→真空蒸發(fā)背電極——→真空蒸發(fā)保護層——→封裝——→切割——→測試——→模塊組裝——→產(chǎn)品檢驗、老化實驗以及QC 抽檢工序</p><p>　　2.1.1 ITO 的洗凈及表面處理</p><p>　　作為陽

84、極的ITO 表面狀態(tài)好壞直接影響空穴的注入和與有機薄膜層間的界面電子狀態(tài)及有機材料的成膜性。如果ITO 表面不清潔，其表面自由能變小，從而導致蒸鍍在上面的空穴傳輸材料發(fā)生凝聚、成膜不均勻。通常先對ITO 表面用濕法處理，即用洗滌劑清洗，再用乙醇，丙酮及超聲波清洗或用有機溶劑的蒸汽洗滌，后用紅外燈烘干。洗凈后對ITO表面進行活化處理，使ITO 表面層含氧量增加，以提高ITO 表面的功函數(shù)，也可以用過氧化氫處理ITO 表面，用比例為水：雙氧

85、水：氨水=5：1：1 的混合溶液處理后,使OLED 器件亮度提高一個數(shù)量級。因為過氧化氫處理會使ITO 表面過剩的錫含量減少而氧的比例增加，使ITO 表面的功函數(shù)增加從而增加空穴注入的幾率。紫外線-臭氧和等離子表面處理是目前制作OLED 器件常用的兩種方法，主要目的是：</p><p>　　1）去除ITO 表面殘留的有機物。</p><p>　　2）促使ITO 表面氧化增加ITO 表面的功

86、函數(shù)。</p><p>　　經(jīng)過脫脂處理表面處理后的ITO 表面的功函數(shù)約為4.6 eV,經(jīng)過紫外線-臭氧或等離子表面處理過的ITO 表面的功函數(shù)約為5.0 eV 以上，發(fā)光效率及工作壽命都會得到提高。在對ITO 玻璃進行表面處理是一定要在干燥的真空操作條件下進行，處理過的ITO 玻璃不要在空氣中放置太久，否則ITO 玻璃就會失去活性。</p><p>　　2.1.2 有機薄膜蒸鍍工藝&l

87、t;/p><p>　　OLED 器件在高真空腔室中蒸鍍多層有機材料薄膜，膜的質量是關系到器件質量和壽命的關鍵。在真空腔室中有多個加熱舟蒸發(fā)源和相應的膜厚監(jiān)控系統(tǒng)、ITO 玻璃基板固定裝置及金屬掩模裝置(Mask)。有機材料的蒸汽壓比較高，蒸發(fā)溫度在100-500℃之間，就其特征：</p><p>　　1）蒸汽壓高（150-450℃）。</p><p>　　2）高溫條件下

88、易分解，易變性。</p><p>　　3）泡沫狀態(tài)下導熱性不好。</p><p>　　在蒸發(fā)沉積有機材料薄膜時，蒸發(fā)輸率控制在3-5Å/秒，這樣在Φ60 ㎜的基板范圍內(nèi)薄膜的均勻度可達350 ű25 Å。使用導熱性好的加熱舟，使蒸發(fā)速度容易控制。常用的加熱舟有金屬鉬和鉭加熱舟，為了使加熱更均勻，再加上帶蓋的石英舟，它使加熱得到緩沖。在進行有機材料薄

89、膜蒸鍍時,一般基板保持室溫,防止溫度升高破壞有機材料薄膜,蒸發(fā)速度不宜過快或過慢,使膜厚度不均勻,過厚。蒸發(fā)多種材料分別在幾個真空室中進行，防止交叉污染。在彩色OLED 器件制作中，含有摻雜劑的有機材料薄膜的形成，要采取摻雜劑材料與基質材料共蒸發(fā)的工藝，一般摻雜劑材料控制在0.5~2%（占基質材料的摩爾數(shù)），要求在控制基質材料和蒸發(fā)量的同時，嚴格控制摻雜劑材料在基質中的含量。</p><p>　　2.1.3 金屬

90、電極的制作工藝</p><p>　　金屬電極的制作工藝要在與有機材料薄膜蒸鍍室相隔絕的真空腔室中進行。由于金屬電極多使用低功函數(shù)的活潑金屬，在有機材料薄膜蒸鍍沉積工藝結束后,不要讓帶有有機材料薄膜的基板暴露在空氣中,將其移至金屬電極蒸鍍室。</p><p>　　常用的金屬電極有Mg/Ag、Mg:Ag/Ag、Li/Al、LiF /Al 等, Mg/Ag要采用共蒸發(fā)法形成薄膜,其他采用分層蒸發(fā)

91、法,一般金屬材料的氣化溫度在450℃-1200℃高溫下,所以要防止金屬蒸發(fā)源熱輻射對基板上的有機材料薄膜的不良影響,將基板溫度控制在80℃以下。對于合金金屬電極要進行蒸鍍后處理,在合金金屬電極膜上面再鍍上一層惰性金屬膜,如Mg:Ag(10:1)合金上鍍上一層銀保護層,使其為Mg:Ag /Ag,對于Li/Al 就成了Li: Al /Al。[7]在蒸鍍有機材料薄膜和金屬薄膜時要維持10??帕以上的真空度，否則會影響有機材料薄膜和金屬薄膜的質

92、量和器件的壽命。 </p><p>　　2.2 轎車用OLED儀表盤結構</p><p>　　由于考慮到轎車儀表盤的對使用壽命及發(fā)光效率有比較高的要求，因此比較OLED各種器件的結構后選擇三層OLED器件結構。該結構中三個功能層各行其職，對于選擇材料和優(yōu)化器件結構性能十分方便。單層結構和雙層結構都不能保證載流子的平衡注入，得不到高的發(fā)光效率和長使用壽命。多層結構引入修飾層可以更好的平衡注入

93、載流子，但大多數(shù)有機材料為絕緣體,只有在較高電場強度下才能實現(xiàn)有效的電流注入,所以有機薄膜的厚度不宜太厚,否則器件的驅動電壓太高,失去了OLED的實際應用價值。因此，轎車用OLED儀表盤選擇三層結構。</p><p>　　2.3 儀表盤顯示內(nèi)容</p><p>　　不同汽車的儀表不盡相同。但是一般汽車的常規(guī)儀表有車速里程表、轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表、電瓶表等?，F(xiàn)代汽車儀表盤要求的

94、不僅是功能顯示，還要滿足設計獨特美觀。</p><p>　　1) 轉速表 轉速表一般設置在儀表板內(nèi)。與車速里程表對稱地放置在一起。轉速表是按照磁性原理工作的．它接收點火線圈中初級電流中斷時產(chǎn)生的脈沖信號。并將此信號轉換為可顯示的轉速值。發(fā)動機轉速越快，點火線圈產(chǎn)生的脈沖次數(shù)越多，表上顯示的轉速值就越大。 現(xiàn)在轎車一般都是電子式轉速表，有指針式和液晶數(shù)字顯示式。表內(nèi)有數(shù)字集成電路．它將點火線圈輸送過來的電

95、壓脈沖經(jīng)過計算后驅動指針移動或數(shù)字顯示。另外還有一種轉速表是從發(fā)電機取出脈沖信號送到轉速表電路解釋后顯示轉速值。不過因受發(fā)電機皮帶打滑等因素影響。數(shù)值不太精確。本文設計中采用的是指針式，指針式的設計更為直觀。</p><p>　　2）車速里程表 車速里程表實際上由兩個表組成。一個是車速表，另一個是里程表。 </p><p>　　傳統(tǒng)的車速表是機械式的。典型的機械式里程表連接一根軟軸

96、．軟軸內(nèi)有一根鋼絲纜。軟軸另一端連接到變速器某一個齒輪上。齒輪旋轉帶動鋼絲纜旋轉．鋼絲纜帶動里程表罩圈內(nèi)一塊磁鐵旋轉。罩圈與指針聯(lián)接并通過游絲將指針置于零位。磁鐵旋轉速度的快慢引起磁力線大小的變化。平衡被打破指針因此被帶動。這種車速里程表簡單實用．被廣泛用于大小型汽車上。不過．隨著電子技術的發(fā)展。現(xiàn)在很多轎車儀表已經(jīng)使用電子車速表，常見的一種是從變速器上的速度傳感器獲取信號，通過脈沖頻率的變化使指針偏轉或者顯示數(shù)字。本次設計采用的是指針

97、偏轉式。</p><p>　　里程表是一種數(shù)字式儀表，它通過計數(shù)器鼓輪的傳動齒輪與車速表傳動軸上的蝸桿嚙合，使計數(shù)器鼓輪轉動。其特點是上一級鼓輪轉一整圈。下一級鼓輪轉1／10圈。同車速表一樣，目前里程表也有電子式里程表，它從速度傳感器獲取里程信號。電子式里程表累積的里程數(shù)字存儲在非易失性存儲器內(nèi)，在無電狀下態(tài)數(shù)據(jù)也能保存。本次設計通過8字實現(xiàn)數(shù)碼顯示里程。</p><p>　　3）水溫表

98、 水溫表的傳感器是一種熱敏電阻式傳感器。用螺紋固定在發(fā)動機冷卻水道上。熱敏電阻決定了流經(jīng)水溫表線圈繞組的電流大小。從而驅動表頭指針擺動。以前汽車發(fā)動機的冷卻水都是用自來水來充當．現(xiàn)在很多汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)都用專門的冷卻液。因此也稱為冷卻液溫度表。</p><p>　　4）燃油表 燃油表內(nèi)有兩個線圈。分別在 "F”與"E”一側，傳感器是一個由浮子高度控制的可變電阻。阻值變化決定兩個線圈的磁力線

99、強弱．也就決定了指針的偏轉方向。 水溫表和燃油表也有用指示燈表示的。水溫指示燈亮表示水溫偏高。燃油指示燈亮表示燃油已近低點作為輔助性提醒。指示燈如圖2-1</p><p><b>　　5）指示燈和警報燈</b></p><p>　　燃油指示燈 水溫指示燈 剎車盤指示燈 安全帶指示燈 機油指示燈</p><p>

100、　　電瓶指示燈 安全氣囊指示燈 發(fā)動機自檢燈 轉向指示燈 遠光指示燈</p><p><b>　　示寬指示燈</b></p><p>　　圖2-1 指示燈和報警燈</p><p>　　2.4 顯示屏材料選擇</p><p>　　2.4.1 發(fā)光材料</p><p>　　轎車用

101、OLED儀表盤上不同的內(nèi)容需要不通的顏色來顯示，而且視覺效果要好，要符合顏色學常識（例如：警示色是紅色）。本文設計的儀表盤主要有紅色、綠色、黃色三種顏色。紅色用作警示色，綠色用來顯示正在工作的狀態(tài)，黃色用作基本顯示色。由于白色發(fā)光材料在制備器件時比較復雜，因此用黃色作為基本顯示色。</p><p>　　對于紅光，將采用高效紅光染料DCJTB作為摻雜劑摻入Alq3中的辦法予以實現(xiàn)。紅光染料DCJTB是一種稠環(huán)芳香化

102、合物，發(fā)射峰在620nm左右，是目前制作紅色OLED最理想的摻雜劑。[12]綠光材料則采用喹吖啶酮（quinacridone），其發(fā)射峰位于540nm處，是一類重要的綠色熒光染料。而黃色發(fā)光材料則采用紅熒烯（rubrene），它的發(fā)射峰在562nm，其既可摻雜在電子傳輸性的主體材料中，也可摻雜在具有空穴傳輸性的主體材料中，對器件的發(fā)光效率以及器件的壽命都有很大影響。</p><p>　　2.4.2 傳輸層材料&l

103、t;/p><p>　　1）電子傳輸材料 目前常用的電子傳輸材料有Alq3、PBD、TAZ、OXD-7、DPVBi、Beq2以及香豆素衍生物等，其中噁二唑衍生物PBD、TAZ和OXD-7是小分子OLED中使用最多的電子傳輸材料。在轎車用OLED儀表盤中使用的電子傳輸材料是OXD-7。</p><p>　　2）空穴傳輸材料 目前使用較多的小分子空穴傳輸材料有NPB、TPD、星狀爆炸物MTDATA、

104、TCTA、芳二胺和吡唑啉衍生物等。本設計中使用的是NPB。</p><p>　　2.4.3 電極材料</p><p>　　1) 陽極 氧化銦錫ITO(Indium Tin Oxide)具有體心立方鐵錳礦結構，是一種重摻雜、高簡并的n 型半導體薄膜材料。ITO 薄膜能隙較寬(3.5 eV~4.3 eV)，具有一系列優(yōu)良性能，如高可見光透光率、低電阻率、對襯底良好的附著性，以及高硬度、耐磨性

105、、耐化學腐蝕特性等，目前被廣泛用于ITO 透明導電薄膜的制備中。</p><p>　　2）陰極 目前常用的為Mg:Ag和Li:Al合金電極，本次設計采用Mg:Ag合金電極。</p><p>　　2.5 轎車用OLED儀表盤參數(shù)設計</p><p>　　本設計采用典型的三層結構：ITO/NPB（60nm）/發(fā)光層（40nm）/ OXD-7（20nm）/Mg:Ag（10

106、0nm）。相繼蒸鍍空穴傳輸層TPD（60nm）、發(fā)光層（40nm）、電子傳輸層OXD-7（20nm）、陰極Mg:Ag電極（100nm）。ITO 表面的功函數(shù)約為5.0 eV 以上，方阻小于10歐/□。器件的驅動電壓為5V。</p><p>　　3 轎車用OLED儀表盤設計</p><p>　　本文主要設計了轎車用OLED儀表盤，使用的軟件為Auto -CAD2007。屏的基本設計過程為：外

107、觀圖的設計（OLED屏外觀圖的設計→ITO陽極層走線的分布→金屬陰極層走線的分布→各有機發(fā)光層的分布）→掩模版的設計（ITO層光刻掩模版的設計→有機層蒸鍍掩模版的設計→金屬陰極層蒸鍍掩模版的設計）→標注、說明。</p><p><b>　　3.1 外觀圖設計</b></p><p>　　本文設計的OLED屏長300mm,寬140mm。如圖3-1所示。</p>

108、;<p>　　圖3-1 轎車用OLED儀表盤外觀圖</p><p>　　圖中繪制了轎車儀表盤所要顯示的內(nèi)容，各功能區(qū)的形狀、大小以及各自的定位尺寸圖中都做了具體標記。此外，圖紙中還對該器件使用環(huán)境及基本特點進行了說明。圖中可視區(qū)可大致分為四部分：左邊是轉速表以及四個警報指示燈（電瓶指示燈、安全氣囊指示燈、遠光指示燈、發(fā)動機自檢燈）；右邊是車速表以及四個警報指示燈（機油指示燈、剎車盤指示燈、安全帶指示