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：一些有機化合物既具有液態(tài)的一些有機化合物既具有液態(tài)的流動性，又具有晶體的各向異性。流動性，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、磁場、熱能等電場、磁場、熱能等就能實現(xiàn)各分子狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變，從而引起就能實現(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，長為數(shù)納米。米，長為數(shù)納米。 液晶材料用于顯示是利用它在電場作用下，光學(xué)液晶材料用于顯示是利用它在電場作用下，光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化從而性質(zhì)發(fā)生

2、變化從而對外部入射光對外部入射光產(chǎn)生調(diào)制。產(chǎn)生調(diào)制。 實用中是用實用中是用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。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。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； 外電場作用時，分子長軸外電場作用時，分子長軸方向與外電場平行。方向與外電場平行。0 N N型液晶型液晶 ； 外電場作用時，分子長軸外電場作用時，分子長軸方向與外電場垂直。方向與外電場垂直。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，分子長軸方向就是光軸。型液晶是正單軸晶體，分子長軸方向就是光軸。 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。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，可實現(xiàn)所期望的顯示?？蓪崿F(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比度顯示對比度相關(guān)。相關(guān)。TN-LCDTN-LCD的響應(yīng)時間的響應(yīng)時間在在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，是用液晶顯示電極上加信號，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)動時，有明陣尋址法驅(qū)動時，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，使圖像對比度降低，質(zhì)量變差。對比度降低，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效應(yīng)，利用了超扭曲和雙折射兩

6、個效應(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。 對對STN-LCDSTN-LCD的有色的有色背景進行補償，背景進行補償，實現(xiàn)黑白顯示實現(xiàn)黑白顯示實現(xiàn)黑白顯示后，實現(xiàn)黑白顯示后，再加彩色濾色器，再加彩色濾色器，就可實現(xiàn)彩色顯示就可實現(xiàn)彩色顯示STN-LCDSTN-LCD的的電光響應(yīng)電光響應(yīng)時間大于時間大于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）在每一個像素上設(shè)計一個非線性的有源器件，在每一個像素上設(shè)計一個非線性的有源器件，使每個像素可以被獨立驅(qū)動，克服交叉效應(yīng)，使每個像素可以被獨立驅(qū)動，克服交叉效應(yīng)，可以提高液晶的分辨

7、率和實現(xiàn)多灰度級顯示?？梢蕴岣咭壕У姆直媛屎蛯崿F(xiàn)多灰度級顯示。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存儲效應(yīng)，得到對比度存儲效應(yīng)，得到對比度很高的顯示質(zhì)量。很高的顯示質(zhì)量。 l多灰度級顯示多灰度級顯示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、液晶彩電等為了實現(xiàn)高液晶顯示屏、液晶彩電等為了實現(xiàn)高對比度的全色顯示需要加背光源。對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)動電路和背屏加上控制、驅(qū)動電路和背光源就組成了實用的光源就組成了實用的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，且背照均勻。功耗小，壽命長，且背照均勻。六、六、LCDLCD的特點和應(yīng)用的特點和應(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。驅(qū)動。功耗很低。功耗很低。采用彩色濾色器，易實現(xiàn)彩色顯示。采用彩色濾色器，易實現(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、手機等顯示，還有應(yīng)用于儀器儀表、手機等顯示，還有 計算機顯示器、液晶彩電、液晶投影機等，計算機顯示器、液晶彩電、液晶投影機等， 市場十分廣闊。市場十分廣闊。液晶投影機光路液晶投影機光路圖圖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組成平板陣列，進行大組成平板陣列，進行大屏幕顯示，已是現(xiàn)代化社會的一道風(fēng)景。屏幕顯示，已是現(xiàn)代化社會的一道風(fēng)景。二、有機電致發(fā)光器件二、有機電致發(fā)光器件OLEDOLED LEDLED是無機電致發(fā)光，是無機電致發(fā)光，O

10、LEDOLED是有機是有機 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)光機理上類同于無機光機理上類同于無機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：空穴傳輸層有機有機材料材料OLEDOLED發(fā)光有五個步驟：發(fā)光有五個步驟：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）。）。激子遷移激子遷移, , 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、全固化的主動發(fā)光型顯示器件。主動發(fā)光型顯示器件。主要優(yōu)點：主要優(yōu)點： l發(fā)光亮度發(fā)光亮度可達幾百可達幾百上萬上萬cd/mcd/m2 2，電視才，電視才100cd/m100cd/m2 2 。l低電壓驅(qū)動：低電壓驅(qū)動：十幾十

12、幾V V幾幾V V；功耗低。；功耗低。l有機材料有機材料易得，易得，制備工藝簡單，易制成大面積顯示制備工藝簡單，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很多有機物都可實現(xiàn)紅、綠、藍(lán)，很多有機物都可實現(xiàn)紅、綠、藍(lán)，易實現(xiàn)高分辨率易實現(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?。ê穸瓤傻陀冢ê穸瓤傻陀?mm1mm），），響應(yīng)速度響應(yīng)速度是液晶是液晶 的的10001000倍，實現(xiàn)精彩的視頻播放倍，實現(xiàn)精彩的視頻播放大面積大面積“薄膜電視薄膜電視”。OLEDOLED制造成本低，將會逐漸取代制造成本低，將會逐漸取代LCDLCD。OLEDOL

13、ED將會成為平板顯示的主流技術(shù)之一。將會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-PDP

14、AC-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：對向放電式對向放電式單基板型：單基板型：表面放電式表面放電式表面放電式的一表面放電式的一種實用結(jié)構(gòu)種實用結(jié)構(gòu) 維持電壓維持電壓UsUs書寫脈沖書寫脈沖UwUw AC-PDPAC-PDP的存儲特性的存儲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：的驅(qū)動：氣體放電氣體放電 點火電壓點火電壓U Uf f二、彩色二、彩色AC-PDPAC-PDP的特點和應(yīng)用的特點和應(yīng)用PDPPDP的優(yōu)點：的優(yōu)點：

15、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，圖像對比度高，視角大。圖像對比度高，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，色彩豐富，級，色彩豐富，分辨率高，響應(yīng)時間僅數(shù)分辨率高，響應(yīng)時間僅數(shù)msms。有存儲特性，有存儲特性，大屏幕顯示時能得到較高的大屏幕顯示時能得到較高的亮度。亮度。剛性結(jié)構(gòu)，剛性結(jié)構(gòu)，耐震動，機械強度高，壽命長。耐震動，機械強度高，壽命長。制造工藝簡單，投資小。制造工藝簡單，投資小。PDPPDP的缺點：的缺點：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）。壓

16、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） 實現(xiàn)了最終的顯示環(huán)節(jié)的完全數(shù)字化實現(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 Devi

17、ce）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械是帶有集成微鏡部件的微電子機械光調(diào)制器，光調(diào)制器，由百萬個方形微鏡（如由百萬個方形微鏡（如161616m16m2 2）組成二維陣列。）組成二維陣列。 DMDDMD芯片芯片每個微鏡對應(yīng)一個像素，每個微鏡對應(yīng)一個像素，微鏡反射照明光，投射微鏡反射照明光，投射出去，在屏幕上形成圖出去，在屏幕上形成圖像。像。Mirror +10 Mirror +10 Mirror -10 Mirror -10 CMOSCMOS圖像圖像R R、G G、B B二進制數(shù)據(jù)二進制數(shù)據(jù)控制微鉸鏈，控制微鉸鏈，微鉸鏈控微鉸鏈控制每

18、個鏡片偏轉(zhuǎn)，以通制每個鏡片偏轉(zhuǎn)，以通斷一個像素的光。斷一個像素的光。 脈沖寬度調(diào)制（脈沖寬度調(diào)制（PWMPWM）技術(shù)允）技術(shù)允許許1010比特灰度等級再現(xiàn)。比特灰度等級再現(xiàn)。二、二、DLPDLP投影機系統(tǒng)投影機系統(tǒng)DMDDMD是一個數(shù)字光調(diào)制器，是一個數(shù)字光調(diào)制器，自身不發(fā)光。自身不發(fā)光。 為了實現(xiàn)彩色顯示，為了實現(xiàn)彩色顯示，DLPDLP投影機有三片投影機有三片式、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：即用三個即用三個DMDDMD裝置。每個裝置。每個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：單片式：即用一個即用一個DMDDMD裝置。投影燈光先裝置。投影燈光先通過一個通過一個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：即用兩個即用兩個