第七章-顯示技術(shù)分析.ppt

1 陰極射線管 CRT 發(fā)光二極管顯示 LED 液晶顯示 LCD 等離子體顯示 PDP 電致發(fā)光顯示 ELD 激光顯示 LD 顯示技術(shù) 2 顯示技術(shù)的主要性能指標(biāo) 亮度對(duì)比度和灰度分辨率發(fā)光顏色余暉時(shí)間響應(yīng)時(shí)間觀察視角色域與色域覆蓋率其他 顯示面積 存儲(chǔ)時(shí)間 穩(wěn)定性 可靠性 驅(qū)動(dòng)電路 壽命 功耗 體積 重量 性價(jià)比等等 7 1陰極射線管 CRT 4 陰極射線管 CathodeRayTube CRT 的發(fā)展可追溯到1897年布朗的示波管1938年德國(guó)人W Fleching提出彩色顯像管專利1950年美國(guó)的RCA公司研制出三槍三束蔭罩式彩色顯像管 1953年實(shí)用化 20世紀(jì)60年代 玻殼由圓形發(fā)展為角矩形管 尺寸由21英寸發(fā)展到25英寸 偏轉(zhuǎn)角由70 增大到90 熒光粉由發(fā)光效率較低的磷酸鹽型發(fā)展為硫化物藍(lán)綠熒光粉和稀土類紅色熒光粉 70年代后 彩色顯示管進(jìn)行了一系列的改進(jìn) 熒光屏由平面直角發(fā)展到超平 純平 尺寸發(fā)展到主流29英寸以上 偏轉(zhuǎn)角由90 增大到110 橫縱比不斷增大 采用自會(huì)聚管以提高顯示分辨率 陰極射線管的發(fā)展 黑白顯像管 結(jié)構(gòu) 電子槍 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 熒光屏 玻璃外殼 黑白顯像管 電子槍 實(shí)現(xiàn)電子束的發(fā)射 控制和聚焦 Hf 燈絲K 陰極G1 第一控制柵極 調(diào)制極 G2 加速極 屏蔽極 第一陽(yáng)極A1 G3 聚焦極 第二陽(yáng)極A2 G4 高壓陽(yáng)極 第三陽(yáng)極A3 黑白顯像管 電子槍的基本要求 束寬大小符合掃描線寬的要求 束流足夠強(qiáng) 調(diào)制特性陡 黑白顯像管 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) PAL制式特征 每幀625行 每秒25幀 隔行掃描 每秒50場(chǎng) 每行水平掃描正程52 s 逆程12 s 場(chǎng)正程時(shí)間 18 4ms 場(chǎng)逆程時(shí)間 1 6ms 垂直方向?qū)嶋H顯示575行 行頻為15525Hz 場(chǎng)頻為50Hz 偏轉(zhuǎn)角 功率 管長(zhǎng)的關(guān)系 黑白顯像管 熒光屏 玻璃基板 熒光粉層 鋁層 熒光粉光譜特性余輝時(shí)間 彩色顯像管 三槍三束彩色顯像管 彩色合成原理 三基色的確定相加混色原理減色混色法色度坐標(biāo)系 三基色的確定 三基色基本特征 獨(dú)立性 其他色彩可以按一定比例混合出來(lái)三基色種類 紅 綠 藍(lán) 黃 青 品紅生理學(xué)原理 三種感色細(xì)胞 2 相加混色原理 色光加色法三基色合成白光時(shí)亮度比例 3 減色混色法 減色混色法原理三基色合成白光時(shí)亮度比例 4 色度坐標(biāo)體系 1 CIE RGB計(jì)色系統(tǒng) 等量的R G B能配出等能白光 任一彩色光F總可以通過(guò)下列配色公式配出 三色系數(shù) 色度坐標(biāo) 色模 CIE RGB計(jì)色系統(tǒng) 只用3個(gè)色坐標(biāo)中的兩個(gè)就可以明確表示RGB色度圖 彩色三角形 中心點(diǎn)E 缺陷 CIE XYZ計(jì)色系統(tǒng) xyz 假想紅綠藍(lán)三基色 XYZ色域圖 等色調(diào)波長(zhǎng)線與等飽和度線 等色差域圖 7 2半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件 LED 7 2 1PN結(jié)發(fā)光原理 7 2 2LED的伏安特性 m值開啟電壓 7 2 3亮度與電流的關(guān)系 不考慮非輻射復(fù)合及隧道電流 考慮非輻射復(fù)合及隧道電流 7 2 4LED的驅(qū)動(dòng) 基本直流電路 7 2 5LED光源的特點(diǎn) 電壓效能適用性穩(wěn)定性響應(yīng)時(shí)間對(duì)環(huán)境污染顏色價(jià)格 7 2 6LED的發(fā)展歷史 60年代 LED問(wèn)世 紅光 0 1lm W70年代 綠光 黃光 1lm W80年代 紅色達(dá)10lm W90年代 各色LED光效大幅提高00年代 效能進(jìn)一步提高白光LED投入生產(chǎn) 7 2 7LED的應(yīng)用 儀器儀表信號(hào)指示燈交通信號(hào)燈汽車信號(hào)燈照明LED顯示屏 7 3液晶顯示LCD 液晶顯示 液晶顯示器件 LCD優(yōu)點(diǎn) 尺寸驅(qū)動(dòng)電壓功耗色彩顯示質(zhì)量缺點(diǎn) 成本視角環(huán)境影響 什么是液晶 液晶是介于液體與晶體之間的一種物質(zhì)狀態(tài) 一般的液體內(nèi)部分子排列是無(wú)序的 而液晶既具有液體的流動(dòng)性 其分子又按一定規(guī)律有序排列 使它呈現(xiàn)晶體的各向異性 液晶分子是含有極性基團(tuán)的極性分子 在電場(chǎng)作用下 偶極子會(huì)按電場(chǎng)方向取向 導(dǎo)致分子原有的排列方式發(fā)生變化 從而液晶的光學(xué)性質(zhì)也隨之發(fā)生改變 這種因外電場(chǎng)引起的液晶光學(xué)性質(zhì)的改變稱為液晶的電光效應(yīng) 大多數(shù)液晶材料都是由有機(jī)化合物構(gòu)成的 這些有機(jī)化合物分子多為細(xì)長(zhǎng)的棒狀結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)度為數(shù)nm 粗細(xì)約為0 1nm量級(jí) 并按一定規(guī)律排列 當(dāng)光通過(guò)液晶時(shí) 會(huì)產(chǎn)生偏振面旋轉(zhuǎn) 雙折射等效應(yīng) 液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到19世紀(jì)末 1888年奧地利的植物學(xué)家F Reinitzer在作加熱膽甾醇的苯甲酸脂實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn) 當(dāng)加熱使溫度升高到一定程度后 結(jié)晶的固體開始深解 但溶化后不是透明的液體 而是一種呈混濁態(tài)的粘稠液體 并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤 當(dāng)再進(jìn)一步升溫后 才變成透明的液體 這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢 他把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下觀察 發(fā)現(xiàn)這種液體具有雙折射性 液晶的分類 根據(jù)排列的方式不同 液晶一般被分為三大類 圖1近晶相液晶圖2向列相液晶圖3膽甾相液晶 1 近晶相液晶 如圖1 分子分層排列 每一層內(nèi)的分子長(zhǎng)軸相互平行且垂直或傾斜于層面 34 近晶相液晶 Smectic 又稱層狀液晶 隧道顯微鏡下的近晶相層狀液晶 液晶的分類 根據(jù)排列的方式不同 液晶一般被分為三大類 圖1近晶相液晶圖2向列相液晶圖3膽甾相液晶 2 向列相液晶 如圖2 分子的位置比較雜亂 不再分層排列 但各分子的長(zhǎng)軸方向仍大致相同 光學(xué)性質(zhì)上有點(diǎn)像單軸晶體 36 向列相液晶 Nematic 又稱絲狀液晶 向列液晶在偏光顯微鏡下的圖 液晶的分類 根據(jù)排列的方式不同 液晶一般被分為三大類 圖1近晶相液晶圖2向列相液晶圖3膽甾相液晶 3 膽甾相液晶 如圖3 分子也是分層排列 每一層內(nèi)的分子長(zhǎng)軸方向基本相同并平行于分層面 但相鄰的兩個(gè)層中分子長(zhǎng)軸的方向逐漸轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度 總體來(lái)看分子長(zhǎng)軸方向呈現(xiàn)一種螺旋結(jié)構(gòu) 液晶的光電特性 1 電場(chǎng)中液晶分子的取向 指向矢量 介電各向異性 P型液晶N型液晶 液晶的光電特性 2 線偏振光在向列液晶中的傳播 P型液晶的折射率分布 線偏振光在向列液晶中的傳播 合成光場(chǎng)矢量方程 0或 2時(shí)出射光的傳播特性 4時(shí)出射光的傳播特性 液晶的光電特性 3 線偏振光在扭曲向列液晶中的傳播 入射偏振光的偏振方向與上表面分子取向垂直時(shí)的傳播特點(diǎn) 扭曲向列液晶的旋光特性 扭曲向列型液晶顯示 TN LCD 液晶盒包含 玻璃基板 彩色濾光片 偏振片 取向膜 印制電路板等 將液晶材料夾在兩個(gè)玻璃基片之間 并對(duì)四周進(jìn)行密封 如上圖 將基片的內(nèi)表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?步驟是 1 涂覆取向膜 在基片表面形成一種膜 2 摩擦取向 用棉花或絨布按一個(gè)方向摩擦取向膜 3 涂覆接觸劑 經(jīng)過(guò)這三個(gè)步驟后 就可以控制緊靠玻璃基片的液晶分子 使其平行于基片并按摩擦方向排列 如果我們使上下兩個(gè)基片的取向成一定角度 則兩個(gè)基片間的液晶分子就會(huì)形成扭曲向列液晶盒 扭曲向列型液晶顯示 TN LCD 1 工作原理 常白型和常黑型 正顯示和負(fù)顯示 扭曲向列型液晶顯示 TN LCD 2 TN LCD的電光特性 閾值電壓飽和電壓 陡度 陡度 多路驅(qū)動(dòng)能力 灰度性能的關(guān)系 LCD的對(duì)比度視角與對(duì)比度對(duì)比度反轉(zhuǎn) 扭曲向列型液晶顯示 TN LCD 3 TN LCD的時(shí)間特性 LCD的驅(qū)動(dòng)電壓 延遲時(shí)間 上升時(shí)間 下降時(shí)間 影響時(shí)間特性的因素 扭曲向列型液晶顯示 TN LCD 4 TN LCD的驅(qū)動(dòng) 電極 段型電極 固定圖形電極 矩陣型電極 LCD驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 必須采用交流驅(qū)動(dòng) 并減小交流驅(qū)動(dòng)波形不對(duì)稱產(chǎn)生的直流成分 驅(qū)動(dòng)頻率低于數(shù)千赫茲時(shí) LCD的透光率只與驅(qū)動(dòng)電壓有效值有關(guān) 驅(qū)動(dòng)時(shí)LCD像素是一個(gè)無(wú)極性的容性負(fù)載 扭曲向列型液晶顯示 TN LCD 4 TN LCD的驅(qū)動(dòng) 靜態(tài)驅(qū)動(dòng) LCD驅(qū)動(dòng)的類型 矩陣尋址法驅(qū)動(dòng)液晶 優(yōu)點(diǎn) 對(duì)比度高 缺點(diǎn) 驅(qū)動(dòng)元件多 優(yōu)點(diǎn) 可實(shí)現(xiàn)大容量顯示 缺點(diǎn) 交叉效應(yīng) 7 4等離子體顯示 簡(jiǎn)介 等離子體顯示板 PDP 利用氣體放電來(lái)發(fā)光的平板顯示器件 特點(diǎn) 1 自發(fā)光顯示 有較好的發(fā)光效率和亮度 2 適于大屏幕 高分辨率顯示 3 顯示單元具有很強(qiáng)的非線性 開關(guān)特性 4 存儲(chǔ)特性 5 氣體放電可向電極四周擴(kuò)散 6 有合適的阻抗特性 7 響應(yīng)快 8 剛性結(jié)構(gòu) 氣體放電基本知識(shí) AB段 非自持放電線性 飽和 氣體放電基本知識(shí) BC段 非自持暗放電區(qū) 湯生放電 氣體放電基本知識(shí) CD段 自持暗放電C點(diǎn) 擊穿電壓 氣體放電基本知識(shí) DE段 過(guò)渡區(qū) 欠輝區(qū) 氣體放電基本知識(shí) EF段 正常輝光放電區(qū)出現(xiàn)明暗相間的輝光 氣體放電基本知識(shí) FG段 異常輝光放電區(qū) 氣體放電基本知識(shí) GH段 過(guò)渡段 氣體放電基本知識(shí) 弧光放電區(qū) 氣體放電基本知識(shí) PDP一般選擇工作在EG區(qū)間DC PDP依靠串聯(lián)薄膜電阻限制電流AC PDP依靠單元電極上涂覆的介質(zhì)層限制電流 單色等離子體顯示 1 基本結(jié)構(gòu) 單色等離子體顯示 1 基本結(jié)構(gòu) 單色等離子體顯示 1 基本結(jié)構(gòu) 單色等離子體顯示 2 工作原理 維持電壓Vs 點(diǎn)亮電壓Vf 寫入電壓Vwr 書寫脈沖 放電發(fā)光 壁電荷積累 電壓降低 停止放電發(fā)光 壁電壓保留