第六章平板顯示器件

1、6.1 6.1 液晶顯示器（液晶顯示器（lcdlcd）液晶：液晶：一些有機(jī)化合物既具有液態(tài)的一些有機(jī)化合物既具有液態(tài)的流動(dòng)性，又具有晶體的各向異性。流動(dòng)性，又具有晶體的各向異性。微小的外部能量微小的外部能量電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱能等電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱能等就能實(shí)現(xiàn)各分子狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變，從而引起就能實(shí)現(xiàn)各分子狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變，從而引起液晶的光、電、磁的物理性質(zhì)發(fā)生變化。液晶的光、電、磁的物理性質(zhì)發(fā)生變化。液晶分子的形狀呈棒狀，寬約十分之幾納液晶分子的形狀呈棒狀，寬約十分之幾納米，長(zhǎng)為數(shù)納米。米，長(zhǎng)為數(shù)納米。 液晶材料用于顯示是利用它在電場(chǎng)作用下，液晶材料用于顯示是利用它在電場(chǎng)作用下，光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化從而光學(xué)性質(zhì)發(fā)生

2、變化從而對(duì)外部入射光對(duì)外部入射光產(chǎn)生調(diào)制。產(chǎn)生調(diào)制。 向列相液晶分子是液向列相液晶分子是液晶顯示的主要材料晶顯示的主要材料。實(shí)用中是用實(shí)用中是用3030多種單質(zhì)液晶組成混合液晶。多種單質(zhì)液晶組成混合液晶。一、線偏振光在向列液晶中的傳播一、線偏振光在向列液晶中的傳播關(guān)于關(guān)于液晶介電常數(shù)液晶介電常數(shù)；定義：；定義： /0 p p型液晶；型液晶； 外電場(chǎng)作用時(shí)，分子長(zhǎng)軸外電場(chǎng)作用時(shí)，分子長(zhǎng)軸方向與外電場(chǎng)平行。方向與外電場(chǎng)平行。0 n n型液晶型液晶 ； 外電場(chǎng)作用時(shí)，分子長(zhǎng)軸外電場(chǎng)作用時(shí)，分子長(zhǎng)軸方向與外電場(chǎng)垂直。方向與外電場(chǎng)垂直。液晶顯示主要使用液晶顯示主要使用p p型液晶。型液晶。 p p型液晶

3、是正單軸晶體，分子長(zhǎng)軸方向就是光軸。型液晶是正單軸晶體，分子長(zhǎng)軸方向就是光軸。 oennnnn/線偏振光正入射線偏振光正入射p p型液晶材料，如果其型液晶材料，如果其偏振方向與光軸平行或垂直，則它的偏振方向與光軸平行或垂直，則它的偏振方向和傳播方向都不改變。偏振方向和傳播方向都不改變。二、扭曲向列型液晶器件（二、扭曲向列型液晶器件（tn-lcdtn-lcd）液晶盒液晶盒 ：封裝液晶封裝液晶的間隙只的間隙只有幾有幾mm。定向?qū)佣ㄏ驅(qū)樱菏故挂壕Х肿右壕Х肿訌纳系较屡で鷱纳系较屡で?090。tn-lcdtn-lcd的工作原理的工作原理采用光刻技采用光刻技術(shù)，制作術(shù)，制作itoito玻璃上玻璃上的顯示

4、電極的顯示電極加電壓到相應(yīng)電極上，加電壓到相應(yīng)電極上，可實(shí)現(xiàn)所期望的顯示?？蓪?shí)現(xiàn)所期望的顯示。在下偏振片在下偏振片后再貼一塊后再貼一塊反光片，就反光片，就成為反射式成為反射式液晶顯示器液晶顯示器tn-lcdtn-lcd的電光特性的電光特性rmsu：電壓有效值：電壓有效值 rmsthuu%rmsthuu90t %電光特性與電光特性與顯示對(duì)比度顯示對(duì)比度相關(guān)。相關(guān)。tn-lcdtn-lcd的響應(yīng)時(shí)間的響應(yīng)時(shí)間在在80ms80ms左右。左右。三、超扭曲向列型液晶顯示（三、超扭曲向列型液晶顯示（stn-lcdstn-lcd）在液晶顯示電極上加信號(hào)，是用液晶顯示電極上加信號(hào)，是用矩陣尋址法，即矩陣尋址法

5、，即x-yx-y尋址。尋址。tn-lcdtn-lcd的液晶分子的扭的液晶分子的扭曲角為曲角為9090，電光特性，電光特性曲線不夠陡峭。在用矩曲線不夠陡峭。在用矩陣尋址法驅(qū)動(dòng)時(shí)，有明陣尋址法驅(qū)動(dòng)時(shí)，有明顯的交叉效應(yīng)。顯的交叉效應(yīng)。 交叉效應(yīng)隨矩陣行、列數(shù)交叉效應(yīng)隨矩陣行、列數(shù)目的增大而加劇，使圖像目的增大而加劇，使圖像對(duì)比度降低，質(zhì)量變差。對(duì)比度降低，質(zhì)量變差。 stn-lcdstn-lcd使液晶分子的扭曲角增加到使液晶分子的扭曲角增加到180180270270，大大提高了電光特性的陡度，大大提高了電光特性的陡度。 stn-lcdstn-lcd利用了超扭曲和雙折射兩個(gè)效應(yīng)，利用了超扭曲和雙折射兩

6、個(gè)效應(yīng)，是基于是基于光學(xué)干涉光學(xué)干涉的顯示器件。的顯示器件。 對(duì)對(duì)stn-lcdstn-lcd的有色的有色背景進(jìn)行補(bǔ)償，背景進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)黑白顯示實(shí)現(xiàn)黑白顯示實(shí)現(xiàn)黑白顯示后，實(shí)現(xiàn)黑白顯示后，再加彩色濾色器，再加彩色濾色器，就可實(shí)現(xiàn)彩色顯示就可實(shí)現(xiàn)彩色顯示stn-lcdstn-lcd的的電光響應(yīng)電光響應(yīng)時(shí)間大于時(shí)間大于100 ms100 ms。四、有源矩陣液晶顯示器件（四、有源矩陣液晶顯示器件（am-lcdam-lcd）在每一個(gè)像素上設(shè)計(jì)一個(gè)非線性的有源器件，在每一個(gè)像素上設(shè)計(jì)一個(gè)非線性的有源器件，使每個(gè)像素可以被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，克服交叉效應(yīng)，使每個(gè)像素可以被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，克服交叉效應(yīng)，可以提高液晶的分辨

7、率和實(shí)現(xiàn)多灰度級(jí)顯示?？梢蕴岣咭壕У姆直媛屎蛯?shí)現(xiàn)多灰度級(jí)顯示。tft-lcdtft-lcd就是目前性能就是目前性能較好的較好的am-lcdam-lcd器件。器件。l存儲(chǔ)效應(yīng)，得到對(duì)比度存儲(chǔ)效應(yīng)，得到對(duì)比度很高的顯示質(zhì)量。很高的顯示質(zhì)量。 l多灰度級(jí)顯示多灰度級(jí)顯示l彩色顯示彩色顯示五、五、lcdlcd的背光源的背光源液晶顯示屏、液晶彩電等為了實(shí)現(xiàn)高液晶顯示屏、液晶彩電等為了實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的全色顯示需要加背光源。對(duì)比度的全色顯示需要加背光源。背光源主要有：背光源主要有：熱陰極熒光燈熱陰極熒光燈(hcfl)(hcfl)、冷陰極熒光燈冷陰極熒光燈(ccfl)(ccfl)、發(fā)光二極管、發(fā)光二極管、 電致

8、發(fā)光板等。電致發(fā)光板等。lcdlcd屏加上控制、驅(qū)動(dòng)電路和背屏加上控制、驅(qū)動(dòng)電路和背光源就組成了實(shí)用的光源就組成了實(shí)用的lcdlcd模塊。模塊。背光源應(yīng)有較高的亮度和發(fā)光效率，背光源應(yīng)有較高的亮度和發(fā)光效率，功耗小，壽命長(zhǎng)，且背照均勻。功耗小，壽命長(zhǎng)，且背照均勻。六、六、lcdlcd的特點(diǎn)和應(yīng)用的特點(diǎn)和應(yīng)用器件厚度僅數(shù)毫米，非常適于便攜式器件厚度僅數(shù)毫米，非常適于便攜式裝置的顯示。裝置的顯示。工作電壓僅幾伏，用工作電壓僅幾伏，用cmoscmos電路可直接電路可直接驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)。功耗很低。功耗很低。采用彩色濾色器，易實(shí)現(xiàn)彩色顯示。采用彩色濾色器，易實(shí)現(xiàn)彩色顯示。lcdlcd已成為應(yīng)用最廣泛的平板顯

9、示器之一。已成為應(yīng)用最廣泛的平板顯示器之一。應(yīng)用于儀器儀表、手機(jī)等顯示，還有應(yīng)用于儀器儀表、手機(jī)等顯示，還有 計(jì)算機(jī)顯示器、液晶彩電、液晶投影機(jī)等，計(jì)算機(jī)顯示器、液晶彩電、液晶投影機(jī)等， 市場(chǎng)十分廣闊。市場(chǎng)十分廣闊。液晶投影機(jī)光液晶投影機(jī)光路圖路圖6.2 led6.2 led顯示器顯示器一、發(fā)光二極管大屏幕顯示一、發(fā)光二極管大屏幕顯示超高亮度紅、綠、蘭超高亮度紅、綠、蘭ledled組成平板組成平板陣列，進(jìn)行大屏幕顯示，已是現(xiàn)陣列，進(jìn)行大屏幕顯示，已是現(xiàn)代化社會(huì)的一道風(fēng)景。代化社會(huì)的一道風(fēng)景。二、有機(jī)電致發(fā)光器件二、有機(jī)電致發(fā)光器件oledoled ledled是無機(jī)電致發(fā)光，是無機(jī)電致發(fā)光，o

10、ledoled是有機(jī)是有機(jī) 熒光材料作為發(fā)光物質(zhì)，結(jié)構(gòu)和發(fā)熒光材料作為發(fā)光物質(zhì)，結(jié)構(gòu)和發(fā)光機(jī)理上類同于無機(jī)光機(jī)理上類同于無機(jī)ledled器件。器件。 （organic light emitting diodeorganic light emitting diode）etletl：電子傳輸層：電子傳輸層 emleml：發(fā)光層：發(fā)光層 htlhtl：空穴傳輸層：空穴傳輸層有機(jī)有機(jī)材料材料oledoled發(fā)光有五個(gè)步驟：發(fā)光有五個(gè)步驟：載流子電子和空穴分別從陰極、陽極注入載流子電子和空穴分別從陰極、陽極注入etletl、htlhtl。載流子分別從載流子分別從etletl和和htlhtl向向emlem

11、l遷移。遷移。載流子在載流子在emleml中復(fù)合并產(chǎn)生激發(fā)子（中復(fù)合并產(chǎn)生激發(fā)子（exciplexexciplex）。）。激發(fā)子遷移激發(fā)子遷移, , 傳遞能量給發(fā)光分子，使其傳遞能量給發(fā)光分子，使其 電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)電子躍遷回低能態(tài)，產(chǎn)生輻射。激發(fā)態(tài)電子躍遷回低能態(tài)，產(chǎn)生輻射。oledoled是一種高亮度、寬視角、全固化的是一種高亮度、寬視角、全固化的主動(dòng)發(fā)光型顯示器件。主動(dòng)發(fā)光型顯示器件。主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)： l發(fā)光亮度發(fā)光亮度可達(dá)幾百可達(dá)幾百上萬上萬cd/mcd/m2 2，電視才，電視才100cd/m100cd/m2 2 。l低電壓驅(qū)動(dòng)：低電壓驅(qū)動(dòng)：十

12、幾十幾v v幾幾v v；功耗低。；功耗低。l有機(jī)材料有機(jī)材料易得，易得，制備工藝簡(jiǎn)單，易制成大面積顯示制備工藝簡(jiǎn)單，易制成大面積顯示器件，可以做成器件，可以做成能彎曲的柔軟顯示器。能彎曲的柔軟顯示器。 l很多有機(jī)物都可實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)，很多有機(jī)物都可實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)，易實(shí)現(xiàn)高分辨率易實(shí)現(xiàn)高分辨率的彩色顯示屏。的彩色顯示屏。l超輕、超薄超輕、超薄（厚度可低于（厚度可低于1mm1mm），），響應(yīng)速度響應(yīng)速度是液晶是液晶 的的10001000倍，實(shí)現(xiàn)精彩的視頻播放倍，實(shí)現(xiàn)精彩的視頻播放大面積大面積“薄膜電薄膜電視視”。oledoled制造成本低，將會(huì)逐漸取代制造成本低，將會(huì)逐漸取代lcdlcd。oled

13、oled將會(huì)成為平板顯示的主流技術(shù)之一。將會(huì)成為平板顯示的主流技術(shù)之一。彎曲的柔軟顯示器彎曲的柔軟顯示器 oledoled彩色顯示屏彩色顯示屏左邊：左邊：oledoled顯示顯示右邊：右邊：lcdlcd顯示顯示 6.3 6.3等離子體顯示器等離子體顯示器-pdp-pdp（plasma display panelplasma display panel）是利用氣體放電而發(fā)光的平板顯示屏是利用氣體放電而發(fā)光的平板顯示屏氣體放電氣體放電 等離子體等離子體 激發(fā)氣體激發(fā)氣體原子輻射紫外光原子輻射紫外光(uv)(uv) 激發(fā)相應(yīng)激發(fā)相應(yīng)熒光粉，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)可見光。熒光粉，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)可見光。ac-p

14、dpac-pdpdc-pdpdc-pdpac-pdpac-pdp是是pdppdp技術(shù)的主流技術(shù)的主流 一、彩色一、彩色ac-pdpac-pdp工作原理工作原理雙基板型：雙基板型：對(duì)向放電式對(duì)向放電式單基板型：?jiǎn)位逍停罕砻娣烹娛奖砻娣烹娛奖砻娣烹娛降囊槐砻娣烹娛降囊环N實(shí)用結(jié)構(gòu)種實(shí)用結(jié)構(gòu) 維持電壓維持電壓usus書寫脈沖書寫脈沖uwuw ac-pdpac-pdp的存儲(chǔ)特性的存儲(chǔ)特性擦除脈沖中和壁電荷擦除脈沖中和壁電荷qwqwac-pdpac-pdp的驅(qū)動(dòng)：的驅(qū)動(dòng)：氣體放電氣體放電 點(diǎn)火電壓點(diǎn)火電壓u uf f二、彩色二、彩色ac-pdpac-pdp的特點(diǎn)和應(yīng)用的特點(diǎn)和應(yīng)用pdppdp的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)

15、點(diǎn)：為自發(fā)光型顯示為自發(fā)光型顯示, ,發(fā)光效率與亮度高，發(fā)光效率與亮度高，圖像對(duì)比度高，視角大。圖像對(duì)比度高，視角大。顯示質(zhì)量好，顯示質(zhì)量好，灰階可超過灰階可超過256256級(jí)，色彩豐富，級(jí)，色彩豐富，分辨率高，響應(yīng)時(shí)間僅數(shù)分辨率高，響應(yīng)時(shí)間僅數(shù)msms。有存儲(chǔ)特性，有存儲(chǔ)特性，大屏幕顯示時(shí)能得到較高的大屏幕顯示時(shí)能得到較高的亮度。亮度。剛性結(jié)構(gòu)，剛性結(jié)構(gòu)，耐震動(dòng)，機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)。耐震動(dòng)，機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)。制造工藝簡(jiǎn)單，投資小。制造工藝簡(jiǎn)單，投資小。pdppdp的缺點(diǎn)：的缺點(diǎn)：工作電壓較高（工作電壓較高（8080150v150v），不宜在低氣），不宜在低氣壓環(huán)境下工作（防止充填氣體膨脹）

16、。壓環(huán)境下工作（防止充填氣體膨脹）。彩色彩色ac-pdpac-pdp最適宜于大屏幕顯示，最適宜于大屏幕顯示，可到可到7070以上。以上。是最佳的大屏幕壁掛是最佳的大屏幕壁掛hdtvhdtv顯示器。顯示器。6.4 dlp6.4 dlp投影顯示投影顯示dlpdlp（digital light processingdigital light processing） 實(shí)現(xiàn)了最終的顯示環(huán)節(jié)的完全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了最終的顯示環(huán)節(jié)的完全數(shù)字化 數(shù)字微反射鏡器件數(shù)字微反射鏡器件dmddmd是其核心裝置。是其核心裝置。 （digital micromirror devicedigital micromirror de

17、vice）一、一、dmddmd的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理dmddmd是帶有集成微鏡部件的微電子機(jī)械是帶有集成微鏡部件的微電子機(jī)械光調(diào)制器，光調(diào)制器，由百萬個(gè)方形微鏡（如由百萬個(gè)方形微鏡（如161616m16m2 2）組成二維陣列。）組成二維陣列。 dmddmd芯片芯片每個(gè)微鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)每個(gè)微鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)像素，微鏡反射照像素，微鏡反射照明光，投射出去，明光，投射出去，在屏幕上形成圖像。在屏幕上形成圖像。mirror +10 mirror +10 mirror -10 mirror -10 cmoscmos圖像圖像r r、g g、b b二進(jìn)制數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)控制微鉸鏈，控制微鉸鏈，微鉸鏈控微鉸鏈控

18、制每個(gè)鏡片偏轉(zhuǎn)，以通制每個(gè)鏡片偏轉(zhuǎn)，以通斷一個(gè)像素的光。斷一個(gè)像素的光。 脈沖寬度調(diào)制（脈沖寬度調(diào)制（pwmpwm）技術(shù)）技術(shù)允許允許1010比特灰度等級(jí)再現(xiàn)。比特灰度等級(jí)再現(xiàn)。二、二、dlpdlp投影機(jī)系統(tǒng)投影機(jī)系統(tǒng)dmddmd是一個(gè)數(shù)字光調(diào)制器，是一個(gè)數(shù)字光調(diào)制器，自身不發(fā)光。自身不發(fā)光。 為了實(shí)現(xiàn)彩色顯示，為了實(shí)現(xiàn)彩色顯示，dlpdlp投影機(jī)有三片投影機(jī)有三片式、單片式、兩片式等不同檔次的產(chǎn)品。式、單片式、兩片式等不同檔次的產(chǎn)品。三片式：三片式：即用三個(gè)即用三個(gè)dmddmd裝置。每個(gè)裝置。每個(gè)dmddmd分別用分別用r r、g g、b b數(shù)據(jù)控制。數(shù)據(jù)控制。 單片式：?jiǎn)纹剑杭从靡粋€(gè)即用一個(gè)dmddmd裝置。投影燈光先裝置。投影燈光先通過一個(gè)通過一個(gè)色輪色輪再投射到再投射到dmddmd上。上。dlpdlp工作工作在順序顏色模式在順序顏色模式 ，利用視覺暫留作用。，利用視覺暫留作用。 雙片式：雙片式：即用兩個(gè)即用兩個(gè)