第五章光電子顯示技術(shù)

1、1光電子技術(shù)基礎(chǔ)光電子技術(shù)基礎(chǔ)授課班級授課班級: 1106211: 1106211、11062211106221、11062311106231、11061311106131授課教師授課教師: : 左青卉左青卉2主要內(nèi)容主要內(nèi)容第五章：光電子顯示技術(shù)第五章：光電子顯示技術(shù) 光電子顯示技術(shù)概論光電子顯示技術(shù)概論1 1 陰極射線顯示陰極射線顯示2 2 半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件3 33主要內(nèi)容主要內(nèi)容第五章：光電子顯示技術(shù)第五章：光電子顯示技術(shù) 等離子顯示器件等離子顯示器件5 5 電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件6 6 激光顯示技術(shù)激光顯示技術(shù)7 7 液晶顯示器件液晶顯示器件4

2、 44主要知識要點主要知識要點q顯示技術(shù)與顯示器件的發(fā)展顯示技術(shù)與顯示器件的發(fā)展q顯示器件與顯示系統(tǒng)的主要性能指標顯示器件與顯示系統(tǒng)的主要性能指標光電子顯示技術(shù)概論光電子顯示技術(shù)概論5顯示技術(shù)與顯示器件的發(fā)展顯示技術(shù)與顯示器件的發(fā)展q1897年德國的布勞恩（年德國的布勞恩（Braun）發(fā)明了陰極射線管（）發(fā)明了陰極射線管（CRT）雛形；雛形；q1968年美國的年美國的Heilmeier發(fā)現(xiàn)液晶雙折射的電光效應(yīng)可以用于發(fā)現(xiàn)液晶雙折射的電光效應(yīng)可以用于制作顯示裝置，即現(xiàn)在的液晶顯示器（制作顯示裝置，即現(xiàn)在的液晶顯示器（LCD）；）；q20世紀世紀90年代，液晶顯示器首先在筆記本電腦領(lǐng)域取得了絕年代

3、，液晶顯示器首先在筆記本電腦領(lǐng)域取得了絕對優(yōu)勢。對優(yōu)勢。 光電子顯示技術(shù)概論光電子顯示技術(shù)概論6顯示器件與顯示系統(tǒng)主要性能指標顯示器件與顯示系統(tǒng)主要性能指標 q亮度亮度 指垂直于傳播方向單位面積上的發(fā)光強度，單位為指垂直于傳播方向單位面積上的發(fā)光強度，單位為cd/m2；q對比度對比度 指畫面上最大亮度與最小亮度之比，一般顯示器對比度應(yīng)指畫面上最大亮度與最小亮度之比，一般顯示器對比度應(yīng)30:1；q灰度灰度 指圖像畫面上亮度的等級差別?；叶仍蕉?，圖像層次越分明，圖指圖像畫面上亮度的等級差別?；叶仍蕉?，圖像層次越分明，圖像越柔和；像越柔和；q發(fā)光（顯示）顏色發(fā)光（顯示）顏色 可用發(fā)射光譜或顯示光譜的

4、峰值及帶寬來衡量；可用發(fā)射光譜或顯示光譜的峰值及帶寬來衡量；q發(fā)光、色彩與視覺發(fā)光、色彩與視覺q色度坐標系與彩色重現(xiàn)色度坐標系與彩色重現(xiàn)光電子顯示技術(shù)概論光電子顯示技術(shù)概論7發(fā)光、色彩與視覺發(fā)光、色彩與視覺- -發(fā)光發(fā)光q發(fā)光定義發(fā)光定義 指固體受到某種形式的能量激勵后所產(chǎn)生的光發(fā)射現(xiàn)象，即以某指固體受到某種形式的能量激勵后所產(chǎn)生的光發(fā)射現(xiàn)象，即以某種方式種方式(紫外線、高能電子、紫外線、高能電子、X射線、射線、 / / 射線等高能輻射射線等高能輻射)來激發(fā)來激發(fā)某些物質(zhì)，使其部分能量以（非熱激發(fā)形式）可見或近可見光譜某些物質(zhì)，使其部分能量以（非熱激發(fā)形式）可見或近可見光譜形式重新發(fā)射出來的現(xiàn)

5、象。形式重新發(fā)射出來的現(xiàn)象。q分類分類 發(fā)光體化學(xué)結(jié)構(gòu)：無機化合物、有機化合物、晶態(tài)磷光體發(fā)光；發(fā)光體化學(xué)結(jié)構(gòu)：無機化合物、有機化合物、晶態(tài)磷光體發(fā)光； 發(fā)光時間長短：長余輝發(fā)光時間長短：長余輝(0.1s)、中余輝、中余輝(1ms-0.1s)、短余輝、短余輝( LED P-I- LED P-I特性線性度好特性線性度好驅(qū)動電流較大驅(qū)動電流較大 - P-N- P-N結(jié)發(fā)熱產(chǎn)生飽和現(xiàn)象結(jié)發(fā)熱產(chǎn)生飽和現(xiàn)象 - - 曲線斜率減小曲線斜率減小半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件48LED光源特點光源特點半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件q電壓：電壓：LEDLED使用低壓電源，供電電壓在使用低壓電源，供電

6、電壓在6-24V6-24V之間。之間。 q效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80% 80% q適用性：很小，每個單元適用性：很小，每個單元LEDLED小片是小片是3-5mm3-5mm的正方形，所以可以制的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 q穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：1010萬小時，光衰為初始的萬小時，光衰為初始的50% 50% q響應(yīng)時間：其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級，響應(yīng)時間：其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級，LEDLED燈的響應(yīng)時間為納燈的響應(yīng)時間為納秒級秒級 q對環(huán)境污染：無有害金屬汞對環(huán)境污染：無有害金屬

7、汞 q顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。q價格：價格：LEDLED的價格比較昂貴。的價格比較昂貴。 49半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件單色單色LED應(yīng)用應(yīng)用q指示燈指示燈 LED正在成為指示燈的主要光源；正在成為指示燈的主要光源；q光源光源 電視機、空調(diào)等的遙控器的光源；干涉儀的光源；低速率、短電視機、空調(diào)等的遙控器的光源；干涉儀的光源；低速率、短距離光纖通信系統(tǒng)的光源距離光纖通信系統(tǒng)的光源 。q數(shù)字顯示用顯

8、示器數(shù)字顯示用顯示器 返回返回50q液晶液晶 介于完全規(guī)則狀態(tài)介于完全規(guī)則狀態(tài)(如固態(tài)晶體如固態(tài)晶體)與不規(guī)則狀態(tài)與不規(guī)則狀態(tài)(如各向同性液體如各向同性液體)之之間的中間態(tài)物質(zhì)；間的中間態(tài)物質(zhì)；q液晶分類液晶分類 溶致液晶溶致液晶是指某些有機物放入一定的溶劑中時，由于溶液破是指某些有機物放入一定的溶劑中時，由于溶液破 壞結(jié)晶晶格而形成的液晶。壞結(jié)晶晶格而形成的液晶。 熱致液晶熱致液晶是指某些有機物加熱溶解后，由于加熱破壞結(jié)晶晶格而形是指某些有機物加熱溶解后，由于加熱破壞結(jié)晶晶格而形成的液晶。作為顯示用的液晶都是熱致液晶。成的液晶。作為顯示用的液晶都是熱致液晶。q液晶顯示器件（液晶顯示器件（LC

9、D) 是利用液晶的光學(xué)各向異性，在電場作用下對外照光進行調(diào)制而實是利用液晶的光學(xué)各向異性，在電場作用下對外照光進行調(diào)制而實現(xiàn)顯示的。現(xiàn)顯示的。液晶顯示器件液晶顯示器件液晶基礎(chǔ)知識液晶基礎(chǔ)知識51液晶顯示器件液晶顯示器件根據(jù)熱致液晶分子排列狀態(tài)不同，可分為：根據(jù)熱致液晶分子排列狀態(tài)不同，可分為：q近晶相液晶，也稱層狀液晶近晶相液晶，也稱層狀液晶 由棒狀或條狀分子排列成層，層內(nèi)分子長軸相互平行，方向由棒狀或條狀分子排列成層，層內(nèi)分子長軸相互平行，方向垂直于層面或與層面呈傾斜排列；分子層間作用力較弱，相垂直于層面或與層面呈傾斜排列；分子層間作用力較弱，相互間容易滑動，呈現(xiàn)二維流體性質(zhì)，黏度高，具有正

10、單軸晶互間容易滑動，呈現(xiàn)二維流體性質(zhì)，黏度高，具有正單軸晶體的雙折射性體的雙折射性52液晶顯示器件液晶顯示器件q向列型液晶，也稱絲狀液晶向列型液晶，也稱絲狀液晶 是利用液晶的光學(xué)各向異性，在電場作用下對外照光進行調(diào)是利用液晶的光學(xué)各向異性，在電場作用下對外照光進行調(diào)制而實現(xiàn)顯示的。由長徑比很大的棒狀分子組成，每一分子制而實現(xiàn)顯示的。由長徑比很大的棒狀分子組成，每一分子位置無規(guī)則，但整體分子軸向著同一方向；各個分子容易順位置無規(guī)則，但整體分子軸向著同一方向；各個分子容易順著長軸方向自有移動，黏度小，易流動，仍具有正單軸晶體著長軸方向自有移動，黏度小，易流動，仍具有正單軸晶體的雙折射性。的雙折射性

11、。53液晶顯示器件液晶顯示器件q膽甾相液晶，也稱螺旋狀液晶膽甾相液晶，也稱螺旋狀液晶 和近晶型一樣具有層狀結(jié)構(gòu)，但和近晶型一樣具有層狀結(jié)構(gòu)，但 層內(nèi)分子排列與向列型類似，分層內(nèi)分子排列與向列型類似，分 子長軸在層內(nèi)相互平行；各層分子長軸在層內(nèi)相互平行；各層分 子取向與鄰層都略有偏移，整體子取向與鄰層都略有偏移，整體 呈現(xiàn)可見光波長量級的螺旋結(jié)呈現(xiàn)可見光波長量級的螺旋結(jié) 構(gòu)，具有旋光性、選擇性光散射構(gòu)，具有旋光性、選擇性光散射 性、偏振光二色性、負單軸晶體性、偏振光二色性、負單軸晶體 雙折射性。雙折射性。54q介電各向異性介電各向異性 液晶分子中偶極矩和分子長軸間的夾角的大小是決定液晶分液晶分子

12、中偶極矩和分子長軸間的夾角的大小是決定液晶分 子正負介電各向異性的關(guān)鍵數(shù)值。子正負介電各向異性的關(guān)鍵數(shù)值。 的液晶稱為正性液的液晶稱為正性液 晶，或稱晶，或稱P型液晶；型液晶； 的液晶稱為負性液晶，或稱的液晶稱為負性液晶，或稱N型型 液晶；液晶；q電導(dǎo)各向異性電導(dǎo)各向異性 電導(dǎo)率平行與垂直于分子軸方向的分量不同的特性，稱為電電導(dǎo)率平行與垂直于分子軸方向的分量不同的特性，稱為電 導(dǎo)各向異性。如向列型液晶總有導(dǎo)各向異性。如向列型液晶總有 ；00液晶顯示器件液晶顯示器件液晶的光電特性液晶的光電特性/55q粘度粘度 液晶粘度對顯示器響應(yīng)時間和余輝時間產(chǎn)生較大影響；液晶粘度對顯示器響應(yīng)時間和余輝時間產(chǎn)生

13、較大影響；q雙折射雙折射 光在液晶這種各向異性物質(zhì)中傳播時會發(fā)生雙折射，相應(yīng)于光在液晶這種各向異性物質(zhì)中傳播時會發(fā)生雙折射，相應(yīng)于 正單軸晶體的液晶稱為正雙折射液晶，或稱正光性液晶，向正單軸晶體的液晶稱為正雙折射液晶，或稱正光性液晶，向 列型晶體的光軸與分子取向一致，一般有：列型晶體的光軸與分子取向一致，一般有： 為正光性液晶。為正光性液晶。液晶顯示器件液晶顯示器件液晶的光電特性液晶的光電特性0/nnnnnoe56液晶顯示器件液晶顯示器件 液晶材料的物理性質(zhì)與顯示器性能參數(shù)關(guān)系表液晶材料的物理性質(zhì)與顯示器性能參數(shù)關(guān)系表57q電光效應(yīng)電光效應(yīng) 液晶材料在施加電場時，其光學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化的效應(yīng)，其

14、液晶材料在施加電場時，其光學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化的效應(yīng)，其 本質(zhì)是液晶分子在電場作用下改變其分子排列或造成分子變本質(zhì)是液晶分子在電場作用下改變其分子排列或造成分子變 形的結(jié)果。形的結(jié)果。q電光效應(yīng)分類電光效應(yīng)分類 液晶顯示器件液晶顯示器件液晶的光電特性液晶的光電特性58q將具有負介電各向異性的液晶材料采取垂直排列方法使液晶分將具有負介電各向異性的液晶材料采取垂直排列方法使液晶分子垂直排列于基片表面后，利用液晶分子的高度雙折射性，給子垂直排列于基片表面后，利用液晶分子的高度雙折射性，給此液晶層施加電場控制分子的傾斜程度，則當偏振光通過該液此液晶層施加電場控制分子的傾斜程度，則當偏振光通過該液晶層后，將

15、使偏振光變?yōu)闄E圓偏振光，且所加電壓不同，經(jīng)檢晶層后，將使偏振光變?yōu)闄E圓偏振光，且所加電壓不同，經(jīng)檢偏器后顯示圖像的顏色就不同，液晶的這種電壓控制顏色變化偏器后顯示圖像的顏色就不同，液晶的這種電壓控制顏色變化從而進行色相調(diào)制的電光效應(yīng)就稱為垂直排列相畸變效應(yīng)，又從而進行色相調(diào)制的電光效應(yīng)就稱為垂直排列相畸變效應(yīng)，又稱電控雙折射效應(yīng)稱電控雙折射效應(yīng)(ECB)。液晶顯示器件液晶顯示器件垂直排列相畸變效應(yīng)垂直排列相畸變效應(yīng)59扭曲向列效應(yīng)扭曲向列效應(yīng)q液晶分子在基片相對的兩個電極面上沿面排列且軸線互相垂直，液晶分子在基片相對的兩個電極面上沿面排列且軸線互相垂直，從基片一面到另一面，分子扭轉(zhuǎn)從基片一面到

16、另一面，分子扭轉(zhuǎn) 90度。若上下玻璃板基片兩側(cè)度。若上下玻璃板基片兩側(cè)偏振片的偏振方向互相垂直，則不加外場時，當一束偏振光入偏振片的偏振方向互相垂直，則不加外場時，當一束偏振光入射到液晶層時，由于液晶不均勻的光學(xué)特性，垂直于玻璃板壁射到液晶層時，由于液晶不均勻的光學(xué)特性，垂直于玻璃板壁的線偏振光通過液晶層后旋轉(zhuǎn)而透過檢偏器射出液晶層，稱為的線偏振光通過液晶層后旋轉(zhuǎn)而透過檢偏器射出液晶層，稱為亮場；當在液晶兩基片上加上足夠高的電壓亮場；當在液晶兩基片上加上足夠高的電壓(大于閾值電壓大于閾值電壓)時，時，則除兩基片壁上液晶分子外，中間部分的液晶分子取向要平行則除兩基片壁上液晶分子外，中間部分的液晶

17、分子取向要平行于電場，因而成為垂面排列，這樣，分子排列對入射偏振光沒于電場，因而成為垂面排列，這樣，分子排列對入射偏振光沒有作用，光束不能通過液晶顯示器件，此時為暗場。有作用，光束不能通過液晶顯示器件，此時為暗場。 液晶顯示器件液晶顯示器件60薄膜晶體管液晶平板顯示器（薄膜晶體管液晶平板顯示器（TFT-LCD）液晶顯示器件液晶顯示器件q基本原理基本原理 顯示屏由許多可以發(fā)出任意顏色的光線的象素組成，只要控制各顯示屏由許多可以發(fā)出任意顏色的光線的象素組成，只要控制各個象素顯示相應(yīng)的顏色就能達到目的。在個象素顯示相應(yīng)的顏色就能達到目的。在TFT-LCD中一般采用中一般采用背光技術(shù)，為了能精確地控制

18、每一個象素的顏色和亮度就需要在背光技術(shù)，為了能精確地控制每一個象素的顏色和亮度就需要在每一個象素之后安裝一個類似百葉窗的開關(guān)，當每一個象素之后安裝一個類似百葉窗的開關(guān)，當“百葉窗百葉窗”打開打開時光線可以透過來，而時光線可以透過來，而“百葉窗百葉窗”關(guān)上后光線就無法透過來。關(guān)上后光線就無法透過來。q顯示器組成顯示器組成 一般由一個夾層組成，組成這個夾層的每一層是偏光板、彩色濾一般由一個夾層組成，組成這個夾層的每一層是偏光板、彩色濾光片組成，這兩層之間就是液晶層。偏光板、彩色濾光片決定了光片組成，這兩層之間就是液晶層。偏光板、彩色濾光片決定了多少光可以通過以及生成何種顏色的光。這個夾層位于兩層玻

19、璃多少光可以通過以及生成何種顏色的光。這個夾層位于兩層玻璃基板之間。在上層玻璃基板上有基板之間。在上層玻璃基板上有FED晶體管，而下層是共同電極，晶體管，而下層是共同電極，他們共同作用可以生成能精確控制的電場，電場決定了液晶的排他們共同作用可以生成能精確控制的電場，電場決定了液晶的排列方式。目前使用的最普遍的是扭曲向列列方式。目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶顯示器。液晶顯示器。 61qTFT象素架構(gòu)象素架構(gòu) 如下圖所示，彩色濾光鏡依據(jù)顏色分為紅、綠、藍三種，依次如下圖所示，彩色濾光鏡依據(jù)顏色分為紅、綠、藍三種，依次排列在玻璃基板上組成一組（排列在玻璃基板上組成一組（dot pitch）對

20、應(yīng)一個象素每一個）對應(yīng)一個象素每一個單色濾光鏡稱之為子象素（單色濾光鏡稱之為子象素（sub-pixel）。也就是說，如果一個）。也就是說，如果一個TFT顯示器最大支持顯示器最大支持12801024分辨率的話，那么至少需要分辨率的話，那么至少需要128031024個子象素和晶體管。對于一個個子象素和晶體管。對于一個15英寸的英寸的TFT顯示顯示器（器（1024768）那么一個象素大約是）那么一個象素大約是0.0188英寸（相當于英寸（相當于0.30mm）。）。 液晶顯示器件液晶顯示器件62三星三星40英寸大屏幕英寸大屏幕TFTLCD顯示效果顯示效果 液晶顯示器件液晶顯示器件63等離子體顯示等離子

21、體顯示q離子體離子體 就是高度電離化的多種粒子存在的空間，其中帶電粒子有電就是高度電離化的多種粒子存在的空間，其中帶電粒子有電子、正離子，不帶電粒子有氣體原子、分子、受激原子、亞子、正離子，不帶電粒子有氣體原子、分子、受激原子、亞穩(wěn)原子等。穩(wěn)原子等。q等離子體顯示等離子體顯示 利用氣體放電產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的平板顯示。利用氣體放電產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的平板顯示。等離子顯示器件等離子顯示器件64PDPPDP中氣體放電的伏安曲線中氣體放電的伏安曲線等離子顯示器件等離子顯示器件氣體放電物理基礎(chǔ)氣體放電物理基礎(chǔ)65q第一區(qū)為非自持放電區(qū)，放電電流很小，特點是起始帶電粒子由外界電離第一區(qū)為非自持放電區(qū)，放電電流很小，

22、特點是起始帶電粒子由外界電離源引起，撤走電離源放電即停止；源引起，撤走電離源放電即停止； q第二區(qū)為自持暗放電區(qū)，此時放電電流約為第二區(qū)為自持暗放電區(qū)，此時放電電流約為10-11-10-6 A，管壓降接近電源，管壓降接近電源電壓；電壓；q第三區(qū)為過渡區(qū)，也叫欠輝區(qū)。圖中第三區(qū)為過渡區(qū)，也叫欠輝區(qū)。圖中D點對應(yīng)的電壓稱為著火電壓，也稱點對應(yīng)的電壓稱為著火電壓，也稱起輝電壓或擊穿電壓；起輝電壓或擊穿電壓；q第四區(qū)為正常輝光放電區(qū)，電流在第四區(qū)為正常輝光放電區(qū)，電流在10-4-10-1 A之間，之間，E點電壓成為維持電壓，點電壓成為維持電壓，管內(nèi)出現(xiàn)明暗相間的輝光，管壓維持不變；管內(nèi)出現(xiàn)明暗相間的輝

23、光，管壓維持不變；q第五區(qū)異常輝光放電區(qū)。第五區(qū)異常輝光放電區(qū)。q第六區(qū)稱為過渡區(qū)。第六區(qū)稱為過渡區(qū)。q第七區(qū)為弧光放電區(qū)第七區(qū)為弧光放電區(qū) 。 G點對應(yīng)的電壓稱為弧光放電著火電壓。點對應(yīng)的電壓稱為弧光放電著火電壓。 等離子顯示器件等離子顯示器件氣體放電與等離子體氣體放電與等離子體66qPDP一般工作在第一般工作在第2-4區(qū)組成的負阻區(qū)，其中輝光放電時區(qū)組成的負阻區(qū)，其中輝光放電時放電管中的輝光區(qū)包括負輝區(qū)、正柱區(qū)等，負輝區(qū)是放電管中的輝光區(qū)包括負輝區(qū)、正柱區(qū)等，負輝區(qū)是PDP的主要發(fā)光源，而正柱區(qū)的本質(zhì)是等離子體，可用來激發(fā)的主要發(fā)光源，而正柱區(qū)的本質(zhì)是等離子體，可用來激發(fā)熒光粉使其發(fā)光。熒

24、光粉使其發(fā)光。q可以通過控制放電管中的氣體種類、壓強、端電壓、負載可以通過控制放電管中的氣體種類、壓強、端電壓、負載電阻等來控制氣體放電由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或維電阻等來控制氣體放電由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或維持某種放電形式。持某種放電形式。等離子顯示器件等離子顯示器件氣體放電與等離子體氣體放電與等離子體67等離子顯示等離子顯示等離子體顯示包括交流等離子體顯示等離子體顯示包括交流等離子體顯示(ACPDP)與直流等離子體顯與直流等離子體顯示示(DCPDP)。等離子顯示器件等離子顯示器件qACPDP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 在兩塊厚在兩塊厚3-6 mm的玻璃板上制作條狀電極，并在電極上覆蓋的玻璃板上制作條狀

25、電極，并在電極上覆蓋 一層介質(zhì)（常為沉積一層低熔點玻璃），使電極不與放電氣一層介質(zhì)（常為沉積一層低熔點玻璃），使電極不與放電氣 體接觸。將制好的上下玻璃板電極按空間正交方式面對面相體接觸。將制好的上下玻璃板電極按空間正交方式面對面相 距距0.1-0.15 mm放置，四周用低熔點玻璃密封，之后再經(jīng)排放置，四周用低熔點玻璃密封，之后再經(jīng)排 氣、烘烤、充入總壓強氣、烘烤、充入總壓強(58) 104Pa的的Ne-Ar混合氣體混合氣體(Ar占占 0.1%)后密封、老煉即可。后密封、老煉即可。 68玻璃板玻璃板介質(zhì)覆蓋層介質(zhì)覆蓋層Ne-Ar氣體氣體Y電極電極X電極電極隔離玻璃隔離玻璃ACPDPACPDP結(jié)

26、構(gòu)結(jié)構(gòu) 等離子顯示器件等離子顯示器件ACPDP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)69qDCPDP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 在兩塊玻璃板中間夾一塊鋁板，其上用光刻法制作許多小孔后在兩塊玻璃板中間夾一塊鋁板，其上用光刻法制作許多小孔后再通過陽極氧化形成絕緣層；鋁板兩側(cè)交叉排列鉑金絲，形成再通過陽極氧化形成絕緣層；鋁板兩側(cè)交叉排列鉑金絲，形成空間正交的空間正交的X、Y電極，交點在鋁板小孔處，電極與放電氣體電極，交點在鋁板小孔處，電極與放電氣體接觸。四周用低熔點玻璃密封，之后再經(jīng)排氣、烘烤、充入純接觸。四周用低熔點玻璃密封，之后再經(jīng)排氣、烘烤、充入純Ne氣后密封、老煉即可。氣后密封、老煉即可。等離子顯示器件等離子顯示器件等離子顯示等離子顯示7

27、01.鉑絲鉑絲2.玻璃板玻璃板3.X電極電極4.Y電極電極5.陽極氧化鋁板陽極氧化鋁板DCPDPDCPDP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 等離子顯示器件等離子顯示器件DCPDP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)71彩色顯示彩色顯示 qDCPDP中的直流自掃描顯示器中的直流自掃描顯示器(SSPDP)在彩色顯示中最受關(guān)注，在彩色顯示中最受關(guān)注，它是利用稀有氣體輻射的紫外線激勵熒光粉發(fā)光而實現(xiàn)彩色顯它是利用稀有氣體輻射的紫外線激勵熒光粉發(fā)光而實現(xiàn)彩色顯示的。示的。q顯示過程中只是在陰極掃描側(cè)放電，之后通過起火孔點燃穩(wěn)態(tài)顯示過程中只是在陰極掃描側(cè)放電，之后通過起火孔點燃穩(wěn)態(tài)氣體，擴散到顯示側(cè)。其每行的工作原理如圖所示。氣體，擴散到顯示側(cè)。其每行的工

28、作原理如圖所示。q在時鐘脈沖作用下，放電依次按預(yù)定方向沿該行各單元向下傳在時鐘脈沖作用下，放電依次按預(yù)定方向沿該行各單元向下傳遞，直到最后一個陰極。第二個循環(huán)再重復(fù)以上過程。這樣，遞，直到最后一個陰極。第二個循環(huán)再重復(fù)以上過程。這樣，當掃描側(cè)放電沿行逐個單元移動時，顯示側(cè)相應(yīng)各單元根據(jù)指當掃描側(cè)放電沿行逐個單元移動時，顯示側(cè)相應(yīng)各單元根據(jù)指令顯示出所希望的圖案。令顯示出所希望的圖案。 等離子顯示器件等離子顯示器件72電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件q電致發(fā)光（場致發(fā)光）電致發(fā)光（場致發(fā)光） 固體發(fā)光材料在電場激發(fā)下產(chǎn)生發(fā)光的現(xiàn)象；固體發(fā)光材料在電場激發(fā)下產(chǎn)生發(fā)光的現(xiàn)象；q場致發(fā)光分

29、類（激發(fā)過程不同）場致發(fā)光分類（激發(fā)過程不同） 注入式電致發(fā)光注入式電致發(fā)光: 由直接裝在晶體上的電極注入電子和空穴，由直接裝在晶體上的電極注入電子和空穴，當電子與空穴在晶體內(nèi)再復(fù)合時發(fā)光的現(xiàn)象。注入式電致發(fā)光當電子與空穴在晶體內(nèi)再復(fù)合時發(fā)光的現(xiàn)象。注入式電致發(fā)光的基本結(jié)構(gòu)是結(jié)型二極管（的基本結(jié)構(gòu)是結(jié)型二極管（LED）。）。 本征電致發(fā)光本征電致發(fā)光 ：又分為又分為高場電致發(fā)光高場電致發(fā)光和和低能電致發(fā)光。低能電致發(fā)光。前者是前者是熒光粉中的電子或由電極注入的電子在外加強電場作用下在晶熒光粉中的電子或由電極注入的電子在外加強電場作用下在晶體內(nèi)部加速，碰撞發(fā)光中心并使其激發(fā)體內(nèi)部加速，碰撞發(fā)光中

30、心并使其激發(fā)/離化，電子在回復(fù)基態(tài)離化，電子在回復(fù)基態(tài)時輻射發(fā)光。后者是指某些高電導(dǎo)熒光粉在低能電子注入時的時輻射發(fā)光。后者是指某些高電導(dǎo)熒光粉在低能電子注入時的激勵發(fā)光現(xiàn)象。激勵發(fā)光現(xiàn)象。73高場電致發(fā)光顯示高場電致發(fā)光顯示q高場電致發(fā)光顯示一般分為交流粉末電致發(fā)光高場電致發(fā)光顯示一般分為交流粉末電致發(fā)光(ACEL)、直流、直流粉末電致發(fā)光粉末電致發(fā)光(DCEL)、交流薄膜電致發(fā)光、交流薄膜電致發(fā)光(ACTFEL)、直流薄、直流薄膜電致發(fā)光膜電致發(fā)光(DCTFEL)。ACELDCEL電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件74q交流粉末電致發(fā)光（交流粉末電致發(fā)光（ACEL） 將熒光粉將熒

31、光粉( (通常為通常為ZnS:Cu)ZnS:Cu)懸浮在介電系數(shù)很高、透明且絕緣的懸浮在介電系數(shù)很高、透明且絕緣的 膠合有機介質(zhì)中，并將之夾持在兩電極膠合有機介質(zhì)中，并將之夾持在兩電極( (其一為透明電極，另一其一為透明電極，另一 為真空蒸鍍金屬電極為真空蒸鍍金屬電極) )之間構(gòu)成之間構(gòu)成大量幾到幾十微米微小發(fā)光粉大量幾到幾十微米微小發(fā)光粉 晶體懸浮在絕緣介質(zhì)中發(fā)光晶體懸浮在絕緣介質(zhì)中發(fā)光德斯垂效應(yīng)。加正弦電壓，每德斯垂效應(yīng)。加正弦電壓，每 隔半周期，器件以短脈沖方式發(fā)光一次，激勵電壓有效值常需隔半周期，器件以短脈沖方式發(fā)光一次，激勵電壓有效值常需 數(shù)百伏，發(fā)光持續(xù)時間約數(shù)百伏，發(fā)光持續(xù)時間約

32、1010-3-3秒。采用不同的的熒光粉可獲得秒。采用不同的的熒光粉可獲得 紅、藍、黃、綠等各色光顯示器。紅、藍、黃、綠等各色光顯示器。q直流粉末電致發(fā)光（直流粉末電致發(fā)光（DCEL） 熒光粉的涂層是導(dǎo)電的熒光粉的涂層是導(dǎo)電的CuCux xS S，正常使用前須在兩電極上施加短，正常使用前須在兩電極上施加短 暫作用的高電壓脈沖，使暫作用的高電壓脈沖，使CuCu+ +從緊挨著陰極的熒光物表面上失從緊挨著陰極的熒光物表面上失 落，形成一薄層高電阻的落，形成一薄層高電阻的ZnSZnS。之后，較低的工作電壓主要降在。之后，較低的工作電壓主要降在 ZnSZnS上，使之發(fā)光。這種器件轉(zhuǎn)換效率僅上，使之發(fā)光。這

33、種器件轉(zhuǎn)換效率僅0.1%0.1%，但發(fā)光亮度高達，但發(fā)光亮度高達 300cd/m300cd/m2 2 310電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件75薄膜電致發(fā)光薄膜電致發(fā)光電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件q電子注入發(fā)光層；電子注入發(fā)光層；q電子通過高場加速成為過熱電子；電子通過高場加速成為過熱電子；q過熱電子碰撞激發(fā)發(fā)光中心產(chǎn)生過熱電子碰撞激發(fā)發(fā)光中心產(chǎn)生EL輻射，或者碰撞離化發(fā)光中輻射，或者碰撞離化發(fā)光中 心，然后通過基質(zhì)晶格傳輸能量，產(chǎn)生心，然后通過基質(zhì)晶格傳輸能量，產(chǎn)生EL輻射。輻射。 高場電致發(fā)光過程可以分為以下幾步：高場電致發(fā)光過程可以分為以下幾步：76薄膜電致發(fā)

34、光薄膜電致發(fā)光電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件q基質(zhì)材料特性基質(zhì)材料特性 在在TFELTFEL器件中，摻入基質(zhì)材料的發(fā)光中心在可見光譜區(qū)產(chǎn)生輻器件中，摻入基質(zhì)材料的發(fā)光中心在可見光譜區(qū)產(chǎn)生輻 射，這就要求射，這就要求-族半導(dǎo)體材料的禁帶寬度大族半導(dǎo)體材料的禁帶寬度大3.1eV(400nm)3.1eV(400nm)。 常用的基質(zhì)材料有常用的基質(zhì)材料有ZnSZnS和堿土硫化物和堿土硫化物SrS(CaS) SrS(CaS) 。q發(fā)光中心特性發(fā)光中心特性 TFELTFEL材料的發(fā)光中心是分立發(fā)光中心，一般用過渡族元素材料的發(fā)光中心是分立發(fā)光中心，一般用過渡族元素MnMn2+2+ 和三價稀土

35、離子和三價稀土離子ReRe3+3+，MnMn2+2+的發(fā)光為橙黃色。的發(fā)光為橙黃色。 薄膜電致發(fā)光的材料特性薄膜電致發(fā)光的材料特性 77EL驅(qū)動電路驅(qū)動電路q由于由于TFEL是由發(fā)光材料，介電材料，透明導(dǎo)電電極，以及另是由發(fā)光材料，介電材料，透明導(dǎo)電電極，以及另一電極組成，（如圖所示），各像素點的發(fā)光域值電壓一致性一電極組成，（如圖所示），各像素點的發(fā)光域值電壓一致性完全取決于制屏工藝水平，因此，采取真空濺射等方法保證工完全取決于制屏工藝水平，因此，采取真空濺射等方法保證工藝參數(shù)的一致性是非常必要的，并且增加介電效果，提高發(fā)光藝參數(shù)的一致性是非常必要的，并且增加介電效果，提高發(fā)光域值電壓域值電

36、壓Vy的絕對值（約的絕對值（約200V），從而保證各像素點的發(fā)光域），從而保證各像素點的發(fā)光域值電壓一致性，使值電壓一致性，使TFEL驅(qū)動工作可靠。驅(qū)動工作可靠。電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件78 TFEL驅(qū)動系統(tǒng)的框圖驅(qū)動系統(tǒng)的框圖電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件79TFEL彩色顯示彩色顯示q采用白色發(fā)光材料制做的顯示屏，在列驅(qū)動電路中增加灰度采用白色發(fā)光材料制做的顯示屏，在列驅(qū)動電路中增加灰度調(diào)節(jié)電路，且在屏前增加紅，黃，藍三色濾光柵，可以構(gòu)成調(diào)節(jié)電路，且在屏前增加紅，黃，藍三色濾光柵，可以構(gòu)成彩色彩色TFEL顯示器。顯示器。q薄膜式電致發(fā)光顯示器（薄膜式電致發(fā)光

37、顯示器（TFEL）與液晶顯示器（）與液晶顯示器（LCD）相）相比，具有無需背光源，發(fā)光強度高，響應(yīng)速度快等優(yōu)點；與比，具有無需背光源，發(fā)光強度高，響應(yīng)速度快等優(yōu)點；與陰極射線顯示器（陰極射線顯示器（CRT）相比，具有能耗低，且發(fā)光效率高，）相比，具有能耗低，且發(fā)光效率高，視角廣等優(yōu)點；與等離子體顯示器（視角廣等優(yōu)點；與等離子體顯示器（PDP）相比，也具有造）相比，也具有造價低廉，使用安全，壽命長等優(yōu)點價低廉，使用安全，壽命價低廉，使用安全，壽命長等優(yōu)點價低廉，使用安全，壽命長等優(yōu)點。長等優(yōu)點。 電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件80有機薄膜發(fā)光顯示器（有機薄膜發(fā)光顯示器（OLED）電

38、致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件q發(fā)光效率高、亮度大；發(fā)光效率高、亮度大；q有機發(fā)光材料眾多、價廉且易大規(guī)模有機發(fā)光材料眾多、價廉且易大規(guī)模/大面積生產(chǎn)大面積生產(chǎn)q發(fā)光光譜覆蓋紅外到紫外，便于實現(xiàn)全彩色顯示發(fā)光光譜覆蓋紅外到紫外，便于實現(xiàn)全彩色顯示q材料的機械性能良好，易加工；材料的機械性能良好，易加工；q驅(qū)動電壓低驅(qū)動電壓低 ，能與半導(dǎo)體集成電路的電壓相匹配，驅(qū)動，能與半導(dǎo)體集成電路的電壓相匹配，驅(qū)動電路易實現(xiàn)電路易實現(xiàn)OLED特點：特點： 81OLED器件結(jié)構(gòu)器件結(jié)構(gòu)q由夾在一個透明陽極和金屬陰極之間的有機層組成層狀結(jié)構(gòu)。 q有單異質(zhì)結(jié)構(gòu)和雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)

39、光及場致發(fā)光器件82q陰極注入的電子和陽極注入的空穴在發(fā)光層相互作用形成受激的激子。陰極注入的電子和陽極注入的空穴在發(fā)光層相互作用形成受激的激子。激子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，將其能量差以光子的形式釋放出來，光子激子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，將其能量差以光子的形式釋放出來，光子的能量為的能量為: 其中其中h為普朗克常數(shù)，為普朗克常數(shù)， 為出射光子的頻率，為出射光子的頻率，2為激子在激發(fā)態(tài)的能為激子在激發(fā)態(tài)的能量，量，1為激子在基態(tài)的能量。為激子在基態(tài)的能量。12EEhOLED發(fā)光機制發(fā)光機制電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件83OLED器件的分類器件的分類q無源矩陣無源矩陣OLED 有機層夾在兩

40、個互相垂直的電極層（陽極和陰極）間，發(fā)光像素有機層夾在兩個互相垂直的電極層（陽極和陰極）間，發(fā)光像素按矩陣排列，被掃描像素在相應(yīng)行、列驅(qū)動電壓的驅(qū)動下，流過按矩陣排列，被掃描像素在相應(yīng)行、列驅(qū)動電壓的驅(qū)動下，流過電流而發(fā)光。電極與發(fā)光層上、下分別有保護層與玻璃基板。顯電流而發(fā)光。電極與發(fā)光層上、下分別有保護層與玻璃基板。顯示器件結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，適于低信息量的顯示應(yīng)用，如字符、示器件結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，適于低信息量的顯示應(yīng)用，如字符、數(shù)字顯示器。數(shù)字顯示器。q有源矩陣有源矩陣OLED ： 顯示面板上增加一層電子底板，每個像素通過在電子底板上相應(yīng)顯示面板上增加一層電子底板，每個像素通過在電子底

41、板上相應(yīng)的薄膜晶體管和電容器來進行獨立的尋址，采用恒定驅(qū)動電流，的薄膜晶體管和電容器來進行獨立的尋址，采用恒定驅(qū)動電流，且多晶硅掃描電路都直接集成到底板上。減少了許多昂貴的、高且多晶硅掃描電路都直接集成到底板上。減少了許多昂貴的、高密集的密集的IC和與外圍設(shè)備相接的接口電路。主要用于高分辨率、高和與外圍設(shè)備相接的接口電路。主要用于高分辨率、高信息量的顯示器，例如視頻和圖形顯示等。信息量的顯示器，例如視頻和圖形顯示等。電致發(fā)光及場致發(fā)光器件電致發(fā)光及場致發(fā)光器件84q 激光陰極射線管激光陰極射線管LCRT（Laser Cathode Ray Tube），基本原理是用半），基本原理是用半導(dǎo)體激光器

42、代替陰極射線顯像管的熒光屏來實現(xiàn)的一種新型顯示器件。導(dǎo)體激光器代替陰極射線顯像管的熒光屏來實現(xiàn)的一種新型顯示器件。q 激光光閥顯示激光光閥顯示，基本原理是激光速僅用來改變某些材料（如液晶等）的，基本原理是激光速僅用來改變某些材料（如液晶等）的光學(xué)參數(shù)（折射率或透過率），而再用另外的光源把這種光學(xué)參數(shù)變化光學(xué)參數(shù)（折射率或透過率），而再用另外的光源把這種光學(xué)參數(shù)變化而構(gòu)成的像投射到屏幕上，從而實現(xiàn)圖像顯示。而構(gòu)成的像投射到屏幕上，從而實現(xiàn)圖像顯示。q 直觀式（點掃描）電視激光顯示直觀式（點掃描）電視激光顯示，它是將經(jīng)過信號調(diào)制了的，它是將經(jīng)過信號調(diào)制了的RGB三色激三色激光束直接通過機械掃描方法

43、偏轉(zhuǎn)掃描到顯示屏上。光束直接通過機械掃描方法偏轉(zhuǎn)掃描到顯示屏上。激光顯示技術(shù)激光顯示技術(shù)激光顯示技術(shù)分為三種類型激光顯示技術(shù)分為三種類型85激光顯示技術(shù)激光顯示技術(shù)激光陰極射線管（激光陰極射線管（LCRT)q1964年尼古拉年尼古拉G巴索夫博士（諾貝爾物理學(xué)獎獲得者）提出用電子束激發(fā)巴索夫博士（諾貝爾物理學(xué)獎獲得者）提出用電子束激發(fā)半導(dǎo)體導(dǎo)致受激發(fā)射或得到激光的設(shè)想。半導(dǎo)體導(dǎo)致受激發(fā)射或得到激光的設(shè)想。q60年代中列別捷夫物理研究所在液氦溫度下實現(xiàn)了綠光的發(fā)射。直到近年年代中列別捷夫物理研究所在液氦溫度下實現(xiàn)了綠光的發(fā)射。直到近年來才研制出幾種主要顏色的室溫下工作半導(dǎo)體材料。來才研制出幾種主要

44、顏色的室溫下工作半導(dǎo)體材料。q1999年，年，Principia Optics Inc公司獲得公司獲得4.5萬伏陽極電壓下能在室溫下工作萬伏陽極電壓下能在室溫下工作的紅、綠、藍激光的紅、綠、藍激光CRT樣機，完成了商業(yè)化的第一步。樣機，完成了商業(yè)化的第一步。 86激光顯示技術(shù)激光顯示技術(shù)LCRT結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖qLCRTLCRT的工作原理除了用半導(dǎo)體激光器代替熒光面板外，激光的工作原理除了用半導(dǎo)體激光器代替熒光面板外，激光CRTCRT實質(zhì)上就是實質(zhì)上就是一個標準的投影用陰極射線管。（如一個標準的投影用陰極射線管。（如LCRTLCRT的基本結(jié)構(gòu)圖所示。）的基本結(jié)構(gòu)圖所示。）q半導(dǎo)體材料的兩面與鏡面相

45、鄰接從面形成一個激光器的諧振腔，并與一片襯半導(dǎo)體材料的兩面與鏡面相鄰接從面形成一個激光器的諧振腔，并與一片襯底相結(jié)合從而形成一塊激光面板。用電子束掃描激光面板時，在電子束轟擊底相結(jié)合從而形成一塊激光面板。用電子束掃描激光面板時，在電子束轟擊到的地方就產(chǎn)生出激光來。這種激發(fā)的物理機制和熒光到的地方就產(chǎn)生出激光來。這種激發(fā)的物理機制和熒光CRTCRT相似，只是產(chǎn)生相似，只是產(chǎn)生的是激光而不是熒光。的是激光而不是熒光。q單片半導(dǎo)體是由寬譜帶間隙的單片半導(dǎo)體是由寬譜帶間隙的II-VIII-VI族單晶化合物（如族單晶化合物（如ZnSZnS、ZnSeZnSe、CdSCdS、CdSSeCdSSe、ZnOZn

46、O等）構(gòu)成的。通過選擇合適的材料，完全可以獲得可見光譜上的等）構(gòu)成的。通過選擇合適的材料，完全可以獲得可見光譜上的任何一個波長。為了減少損耗，激光腔只有幾個微米厚。激光面板預(yù)計能承任何一個波長。為了減少損耗，激光腔只有幾個微米厚。激光面板預(yù)計能承受長時間的高能電子束轟擊，達到受長時間的高能電子束轟擊，達到1000010000至至2000020000小時的壽命。小時的壽命。LCRTLCRT的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)87激光顯示技術(shù)激光顯示技術(shù)qLCRT的分辨率能夠做得很高，在的分辨率能夠做得很高，在CRT電流為電流為2mA時，電子束時，電子束直徑為直徑為25m，其激光束直徑略小于電子束斑直徑為，其激光束直徑略小于電子束斑直徑為20m，目，目前激光面板的光柵尺寸為前激光面板的光柵尺寸為40mm30mm，它可以給出，它可以給出20001500個像素。目前正在向真正的影院放映質(zhì)量方向努力。個像素。目前正在向真正的影院放映質(zhì)量方向努力。 qLCRT同時也是一種理想的影院放映光源，它不會產(chǎn)生損害膠同時也是一種理想的影院放映光源，它不會產(chǎn)生損害膠片的紅外和紫外強光。預(yù)期可以延長膠片的放映壽命，所以可片的紅外和紫外強光。預(yù)期可以延長膠片的放映壽命，所以可以做為