材料科學(xué)和人類文明第6章信息材料精選課件

1、第六章信息材料Wu Jin-Ming 本章主要內(nèi)容 信息簡(jiǎn)介 信息處理技術(shù)和材料 信息傳遞技術(shù)和材料 信息存儲(chǔ)技術(shù)和材料 信息顯示技術(shù)和材料Wu Jin-Ming 信息簡(jiǎn)介信息處理技術(shù)和材料信息傳遞技術(shù)和材料信息存儲(chǔ)技術(shù)和材料信息顯示技術(shù)和材料Wu Jin-Ming 信 息 烽火、信件、電話、電報(bào)、翻譯、e-mail、internet信息既非物質(zhì)也非能量，卻是構(gòu)成世界的要素信息的作用？極大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率當(dāng)前的信息發(fā)展以多媒體化（數(shù)據(jù)、文字、聲音、圖像）和數(shù)字化為主要特征全球信息量增長(zhǎng)趨勢(shì)(1PB=106GB)21世

2、紀(jì)進(jìn)入3T時(shí)代 太位信息量(1Tb=1012b) 每秒太位信息流(Tb/s) 太赫茲(THz)高頻響應(yīng)Wu Jin-Ming 信 息 烽火、信件、電話、電報(bào)、翻譯、e-mail、internet信息的含義在自然界，宇宙中的射電源不停地向宇宙空間發(fā)射電波。這種電波是射電源存在的信息花卉的應(yīng)季榮衰是寒暑交替的信息人們通過電視、電話、報(bào)刊等各種媒體，每時(shí)都在獲取、加工、傳遞、利用大量的信息通過天氣預(yù)報(bào)獲取氣象信息，可以合理地安排生產(chǎn)、生活在行政工作中，看材料、學(xué)文件是獲取信息；作決策、批文件是處理信息；作指示是傳遞信息可見，信息來源于客觀世界，范圍廣大，具有一定的利用價(jià)值，

3、可通過載體為人們所獲知，用來指導(dǎo)人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界Wu Jin-Ming 信 息 烽火、信件、電話、電報(bào)、翻譯、e-mail、internet信息的含義人類認(rèn)知世界、改造世界，就是獲取信息、加工信息、發(fā)送信息的過程牛津辭典：信息就是談?wù)摰氖虑椤⑿侣労椭R(shí)” 韋氏字典：“信息，就是在觀察或研究過程中獲得的數(shù)據(jù)、新聞和知識(shí)” 廣 辭 苑：“信息是所觀察事物的知識(shí)”辭海1989：“信息是通信系統(tǒng)傳輸和處理的對(duì)象，泛指消息和信號(hào)的具體內(nèi)容和意義，通常需通過處理和分析來提取”廣義上，信息是可通過文字、圖像、聲音、符號(hào)、數(shù)據(jù)等為人類獲知的知識(shí)本質(zhì)上，信息是反映現(xiàn)實(shí)世界的運(yùn)動(dòng)、

4、發(fā)展和變化狀態(tài)及規(guī)律的信號(hào)與消息Wu Jin-Ming 信 息 烽火、信件、電話、電報(bào)、翻譯、e-mail、internet（1）普遍性和無限性 （2）可傳遞性和共享性 （3）必須依附于某種物體之上 （4）是可以加工處理的信息與數(shù)據(jù)不是同一個(gè)概念 信息與信號(hào)不同“信息”的主要特征 Wu Jin-Ming 信息技術(shù)獲取處理存儲(chǔ)顯示傳輸電子學(xué)微電子學(xué)光電子學(xué)光子學(xué)20 世紀(jì)21 世紀(jì)信息載體：電子光子電子、光子信息技術(shù)很大程度上依賴材料和元器件的發(fā)展信息材料是信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)Wu Jin-Ming 信息技術(shù) 信息

5、技術(shù)是收集、處理、存儲(chǔ)和傳遞信息的技術(shù)， 是擴(kuò)展人類信息器官功能的一類技術(shù) 信息器官 人體信息器官的功能 拓展信息器官功能的信息技術(shù) 感覺器官 獲取信息 感測(cè)技術(shù) 神經(jīng)系統(tǒng) 傳遞信息 通信技術(shù) 思維器官 加工/再生信息 信息處理技術(shù) 效應(yīng)器官 施用信息 控制技術(shù)Wu Jin-Ming 信息技術(shù)每一項(xiàng)信息技術(shù)自問世起就一直在推動(dòng)人類的發(fā)展語言的產(chǎn)生文字的創(chuàng)造印刷術(shù)的發(fā)明微電子技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)-進(jìn)入新的信息技術(shù)革命的高潮多媒體信息和網(wǎng)絡(luò)化信息在當(dāng)今以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化為主要特征的信息化社會(huì)中，信息有時(shí)比材料、能源更為重要從屬地位 -主導(dǎo)地位Wu Jin-Ming

6、 信息簡(jiǎn)介 信息處理技術(shù)和材料 信息傳遞技術(shù)和材料 信息存儲(chǔ)技術(shù)和材料 信息顯示技術(shù)和材料Wu Jin-Ming 半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取器(DRAM-dynamic random access memory)時(shí) 間19882019200020192019容 量(GB)0.1280.2561-410-20256光刻線寬(mm)50.10.01單晶硅直徑(mm)200300350400450缺陷尺寸(mm)0.120.050.030.01表面粗糙度(nm)10.50.3106 FET/芯片Wu Jin-Ming msewjmzj

7、微電子芯片技術(shù)與材料場(chǎng)效應(yīng)管圖片Wu Jin-Ming 微電子芯片技術(shù)與材料轉(zhuǎn)移特性曲線柵電壓VGS對(duì)漏極電流ID的控制特性轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率gm反映了柵電壓對(duì)漏極電流的控制作用gm量綱為mA/V，也稱跨導(dǎo)，定義式如下 gm=ID/VGSVDS=constID=f(VGS)VDS=constMOSFET金屬(M)-氧化物(O)-半導(dǎo)體(S)場(chǎng)效應(yīng)晶體管Wu Jin-Ming 微電子芯片技術(shù)與材料襯底材料：?jiǎn)尉Ч杞^緣介質(zhì)電極材料互連材料工藝材料：磨料、光刻膠等觸摸屏材料Wu Jin-Ming 襯底硅掩模版襯底

8、硅紫外光涂光致抗蝕劑曝光顯影襯底硅腐蝕襯底硅去膠襯底硅SiO2IC工藝光刻技術(shù)光刻即光刻腐蝕Wu Jin-Ming IC工藝化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)磨料組成 氧化劑：H2O2、HNO3 摩擦劑：Al2O3Wu Jin-Ming 1）體缺陷對(duì)器件成品率(Y)的影響 Y = e-DA D-Si中缺陷密度； A-芯片面積2）表面缺陷 I）外生粒子，表面塵埃 清洗、SCT II）晶生粒子襯底材料Si、SOI(絕緣層附著硅)、GaN、SiGe對(duì)Si的要求 晶片直徑大 缺陷密度小 幾何精度（平整度）高Wu Jin-Ming 柵結(jié)構(gòu)材料柵

9、絕緣介質(zhì)層要求：低缺陷和缺陷密度、高介電常數(shù)、低漏電流密度、高抗老化抗擊穿特性，與Si具有良好的界面特性和低的界面態(tài)密度材料： SiO2(1.5 nm)、SiON(摻N氧化硅)、Ta2O5、TiO2、 (Sr,Ba)TiO3、Pb(Zr,Ti)O3 (PZT)等柵電極材料要求：與Si兼容、低電阻率材料：Al、多晶Si、GexSi1-x、W/TiNWu Jin-Ming 互連材料要求 低電阻率 線寬（特征尺寸越小，線寬所占面積越大） 延遲（250 nm，pMOS門延遲=15 ps，而互連延遲=100 ps 工藝性（易沉積、易刻蝕) 與Si襯底相容性（擴(kuò)散等問題）材料：A

10、l(傳統(tǒng)材料)、Cu(新材料，電阻率更低)以Cu代Al的問題： 容易向Si或SiO2中擴(kuò)散(擴(kuò)散阻擋層材料：W、Ti、Ta等) 形成Cu-Si金屬間化合物 粘附性差 刻蝕困難Wu Jin-Ming 觸摸屏簡(jiǎn)單原理 電阻技術(shù)觸摸屏 電阻觸摸屏的主要部分是與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏電阻薄膜屏是一種多層復(fù)合薄膜，以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬(ITO氧化銦，透明導(dǎo)電電阻)導(dǎo)電層，上面在蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、其內(nèi)表面也涂有一層ITO涂層、兩層ITO涂層間有許多細(xì)小(小于1/1000英寸)的透明隔離點(diǎn)，將兩層導(dǎo)電層隔開絕緣 當(dāng)

11、手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，控制器偵測(cè)到這一接觸并計(jì)算出(X, Y)的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作ITO透明導(dǎo)電層硬塑料或玻璃基板外表硬化處理塑料層電阻薄膜屏結(jié)構(gòu)示意圖Wu Jin-Ming 觸摸屏簡(jiǎn)單原理 表面聲波技術(shù)觸摸屏 聲波可在物體表面?zhèn)鬏斒钟|摸到觸摸屏表面時(shí)，可阻礙聲波的傳輸。換能器偵測(cè)到這個(gè)變化，反映給計(jì)算機(jī)，進(jìn)而進(jìn)行鼠標(biāo)模擬 Wu Jin-Ming 觸摸屏簡(jiǎn)單原理 電容技術(shù)觸摸屏 利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作 用戶觸摸屏幕時(shí)，人體電場(chǎng)使用戶和觸摸屏表面形成耦合電容電容是高頻電流的直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸

12、走一個(gè)很小的電流這個(gè)電流分從觸摸屏四角上的電極中流出流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器對(duì)四個(gè)電流的比例進(jìn)行精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置 Wu Jin-Ming 信息簡(jiǎn)介 信息處理技術(shù)和材料 信息傳遞技術(shù)和材料 信息存儲(chǔ)技術(shù)和材料 信息顯示技術(shù)和材料Wu Jin-Ming 信息傳遞技術(shù)和材料以光子為信息載體，用光纖通信替代電纜和微波通信，是20世紀(jì)通信技術(shù)的重大進(jìn)步！光纖通信歷史進(jìn)展20 世紀(jì) 70年代 低損耗石英光纖、長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體激光器第一代光纖通信 1978年，光纜長(zhǎng)10 km，傳輸率100 km)無中繼傳輸Wu Jin-M

13、ing 光纖發(fā)展階段發(fā)展階段波長(zhǎng)(m)模數(shù) 衰耗 (dB/km) 中繼距離(Km)第一階段0.85多模1.510第二階段1.30單模0.860第三階段1.55單模0.16500第四階段 253 x 10-42500一條光纖帶寬所容納信息量相當(dāng)于全世界無線電帶寬的1000倍(25 Tb/s vs 25 Gb/s )信息傳遞技術(shù)和材料Wu Jin-Ming 信息傳遞技術(shù)和材料l1l2l3lnl1l2l3ln波分復(fù)用光纖通信網(wǎng)示意圖1-外調(diào)制分布反饋激光器，2-光纖寬帶偶合器，3-傳輸光纖，4-光纖光柵濾光器，5-檢波器光纜中心能量密度很高，導(dǎo)致布

14、里淵散射、拉曼散射、四波混頻等非線性現(xiàn)象對(duì)器件和材料的要求：新型光纖(true wave fiber, leaf fiber)、半導(dǎo)體激光器、高速光調(diào)制器、光濾波器Wu Jin-Ming 光纖材料 石英玻璃 SiO2、SiO2-GeO2、SiO2-B2O3-F 多組分玻璃 SiO2-GaO-Na2O、SiO2-B2O3Na2O 紅外玻璃 重金屬氧化物、鹵化物 摻稀土元素玻璃 Er、Nd 多模：小容量、近距離(40 Km,100 Mb/s)單模：40 Gb/s、200 Km，不需信號(hào)放大Wu Jin-Ming 光纖結(jié)構(gòu)芯 部光傳輸通道包覆層保護(hù)

15、芯部，折射率匹配保護(hù)套尼龍，保護(hù)光纖芯包覆層n%摻雜主要組成摻雜主要組成P2O5SiO2B2O3SiO20.8GeO2SiO2B2O3SiO21.2GeO2、B2O3SiO2B2O3SiO21.3Wu Jin-Ming 光纖分類按折射率分布分類：階躍型、漸變型按材料分類：玻璃光纖、塑料光纖Wu Jin-Ming 信息簡(jiǎn)介信息處理技術(shù)和材料信息傳遞技術(shù)和材料 信息存儲(chǔ)技術(shù)和材料信息顯示技術(shù)和材料Wu Jin-Ming 信息存儲(chǔ)技術(shù)和材料 硬磁盤技術(shù)的發(fā)展時(shí)間19922019201920002019儲(chǔ)存容量(GB)0.6

16、0.95-101050儲(chǔ)存密度(Gb/in2)0.10.84620數(shù)據(jù)率(Mb/s)16100150350500存取時(shí)間(ms)30201065數(shù)字信息存儲(chǔ)要求：高密度、高傳輸率、長(zhǎng)壽命、高擦寫次數(shù)、低價(jià)格提高存儲(chǔ)密度主要依賴于磁介質(zhì)材料！Wu Jin-Ming 磁介質(zhì)材料磁介質(zhì)材料 磁性氧化物(氧化鐵)涂在塑料/金屬薄片上 (70) 超細(xì)磁性氧化物粉末、磁性氧化物薄膜 (80) 連續(xù)磁性介質(zhì)CoCrPt、CoCrTa薄膜 (90) Co/Sm釤、Fe/Pt、Fe/Cr、Co/Cu多層膜磁記錄 記錄傳感元件是磁頭在21世紀(jì)初仍有很強(qiáng)的生命力，利用垂直磁記錄、納米單磁疇

17、技術(shù)，再加先進(jìn)磁頭的采用，可能使記錄密度達(dá)100Gb/in2，所用介質(zhì)為氧化物磁粉(-Fe2O3、加 Co-Fe2O3、CrO2)、金屬磁粉、鋇鐵氧體粉Wu Jin-Ming 磁盤結(jié)構(gòu)示意圖Liquid lubricant 1-2 nm類金剛石碳 (DLC) 10-15 nmMagnetic coating 25-75 nmAl-Mg/10 m NiP or Glass-ceramic 0.78-1.3 mm5mm磁盤存儲(chǔ)材料Wu Jin-Ming 光盤存儲(chǔ)材料高密度光盤存儲(chǔ)材料 磁光存儲(chǔ)介質(zhì)Pt/Co、MnBiAl 稀土摻雜釔鋁石榴石YIG

18、 (yttrium aluminum garnet) 相變型存儲(chǔ)介質(zhì)Ge鍺-Te碲-Sb銻, In銦-Sb-Ag-Te等 有機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)菁化合物、酞菁化合物、螺環(huán)化合物等磁光記錄 記錄傳感元件是光頭磁光盤介質(zhì)主要是稀土-過渡族金屬，如TbFeCo、GdTbFe、NdFeCo最新的是Pb/Co多層調(diào)制膜或Bi石榴石薄膜磁光盤的特點(diǎn)在于可重寫，可交換介質(zhì)Wu Jin-Ming 光、磁存儲(chǔ)性能比較光盤硬盤磁帶中等性能0.252 Gb/in225 Mb/s隨機(jī)存取高容量低價(jià)格可移動(dòng)長(zhǎng)壽命( 10年)高性能24 Gb/in2150 Mb/s隨機(jī)存取高容量?jī)r(jià)格合理不可移動(dòng)壽命較短中

19、等性能0.81 Gb/in240 Mb/s序列存取高容量低價(jià)格可移動(dòng)長(zhǎng)壽命(3-5年)Wu Jin-Ming 光、磁存儲(chǔ)性能比較與磁存儲(chǔ)技術(shù)相比，光盤存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)為1 非接觸式讀/寫、擦2 信息的載噪比(SNR，signal-to-noise ratio)高3 信息位價(jià)格低，只讀式光盤可大量復(fù)制Wu Jin-Ming 高分子液晶信息存儲(chǔ)示意圖信息存儲(chǔ)高分子液晶側(cè)鏈型高分子液晶通常具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度利用這一特性，可使它在室溫下保存一定工作條件下記錄的信息首先將存貯介質(zhì)制成透光的向列型晶體用一束激光照射，高分子液晶局部溫度升高，熔融成各向

20、同性液體，失去有序度激光消失后，高分子液晶凝結(jié)為不透光的固體，記錄結(jié)構(gòu)被凍結(jié)，所記錄的信息在室溫下將被永久保存Wu Jin-Ming 信息存儲(chǔ)高分子液晶同光盤相比，采用熱致性側(cè)鏈高分子液晶為基材制作信息貯存介質(zhì)，由于其記錄的信息是材料內(nèi)部特征的變化，因此 可靠性高 不怕灰塵和表面劃傷 適合重要數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存Wu Jin-Ming 信息簡(jiǎn)介信息處理技術(shù)和材料信息傳遞技術(shù)和材料信息存儲(chǔ)技術(shù)和材料 信息顯示技術(shù)和材料Wu Jin-Ming 信息顯示技術(shù)和材料 陰極射線管顯示(CRT-cathode ray tube)場(chǎng)致發(fā)

21、射顯示 (FED-field effect display) 發(fā)光二極管顯示 (LED-light emitting diode) 等離子體顯示 (PDP)液晶顯示 (LCD-liquid crystal display)Wu Jin-Ming 光電顯示技術(shù)發(fā)展歷史 100多年前， 德國(guó)布朗發(fā)明了陰極射線管，開始了光電顯示 20世紀(jì)60年代，液晶顯示 20世紀(jì)70年代，扭曲向列液晶顯示（TN-LCD） 20世紀(jì)80年代，超扭曲向列液晶顯示（STN-LCD） 20世紀(jì)90年代，薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示 (TFT-LCD) 近年來， 彩色等離子體顯示W(wǎng)u Jin-Min

22、g 顯示器件性能評(píng)價(jià) 亮度 垂直于光束傳播方向單位面積發(fā)光強(qiáng)度 發(fā)光效率 顯示器件輻射出的單位能力所發(fā)出的光通量 對(duì)比度 顯示部分和非顯示部分的亮度之比 分辨率 單位長(zhǎng)度像元數(shù)量；顯示器件含有的像元數(shù)量 灰度 亮度等級(jí)，灰度越高，圖像層次越分明，顏色越豐富 響應(yīng)時(shí)間 從施加電壓到顯示圖像所需時(shí)間余輝時(shí)間 從切斷電壓到圖像消失所需時(shí)間 壽命、穩(wěn)定性 色彩 視角 工作電壓和功耗Wu Jin-Ming 工作原理電子槍發(fā)射高速電子，采用垂直偏轉(zhuǎn)線圈、水平偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度，高速電子擊打屏幕上的磷光物質(zhì)使其發(fā)光采用電壓調(diào)節(jié)電子束功率，在屏幕

23、上產(chǎn)生明暗不同的光點(diǎn)，形成各種圖案和文字陰極射線管(CRT)工作原理電子槍加速器偏轉(zhuǎn)線圈電壓控制Wu Jin-Ming 屏幕上每一像素點(diǎn)都由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種涂料組合而成，三束電子束可分別激活這三種顏色的磷光涂料以不同強(qiáng)度的電子束調(diào)節(jié)三種顏色的明暗程度，就可得到所需的顏色倘若電子束瞄準(zhǔn)不夠精確，就可能打到鄰近的磷光涂層，產(chǎn)生不正確的顏色或輕微的重像。因此，必須對(duì)電子束進(jìn)行精確的控制蔭罩式顯像管 蔭柵式顯像管 陰極射線管(CRT)工作原理Wu Jin-Ming 陰極射線管(CRT)發(fā)光材料組分發(fā)光色主波長(zhǎng)nm發(fā)光效率lm/W余輝時(shí)

24、間*用途ZnS:Ag藍(lán)45021S彩色CRTZnS: Cu, Al黃綠53017， 23S彩色CRTY2O2S: Eu3+紅62613M彩色CRTZn2SiO4: Mn2+綠5258M雷達(dá)Y3(Al, Ga)5O12: Tb3+黃綠544-M投影管Y2O3: Eu3+紅6268.7M投影管Zn2SiO4: Mn2+, As綠525-L微機(jī)* 余輝時(shí)間用發(fā)光強(qiáng)度最大值降至10%的時(shí)間S: 1 s1 ms; M: 1 ms30 ms; L: 30 ms1 sWu Jin-Ming 陰極射線管(CRT)的優(yōu)缺點(diǎn) 分辨率高，亮度高，視角大，色彩范圍寬 性能價(jià)格比較高耗電量大尺

25、寸大，重量大無法制造較大面積的顯示屏技術(shù)上的困難：較大真空玻璃外殼容易破裂顯示面積較大時(shí)，掃描頻率降低，無法顯示運(yùn)動(dòng)影像受電磁場(chǎng)影響，容易發(fā)生線性失真存在輻射，影響使用者身體健康CRT缺點(diǎn)CRT優(yōu)點(diǎn)Wu Jin-Ming FED結(jié)構(gòu)：陰極板、肋狀隔離器和陽極板場(chǎng)致發(fā)射顯示 (FED)工作原理微尖陰極形成強(qiáng)電場(chǎng)并發(fā)射電子帶能量電子穿過真空管，撞擊陽極屏幕的熒光屏陽極，產(chǎn)生形成圖像的光所用熒光層與CRT相同或類似Wu Jin-Ming 場(chǎng)致發(fā)射顯示 (FED)材料發(fā)光材料類似于CRT發(fā)光材料，但要求更高，因?yàn)镕ED大電流并長(zhǎng)時(shí)間尋址，發(fā)光粉庫(kù)侖負(fù)

26、載大冷陰極材料微尖密度：106109/cm2材料要求：功函數(shù)低、穩(wěn)定性好、 熱導(dǎo)率高、擊穿電壓高主要材料：金剛石、硅單晶、 金屬鉬、碳納米管陣列支撐間隔材料通常是涂有特殊涂層的工程陶瓷 耐強(qiáng)電場(chǎng) 二次電子發(fā)射系數(shù)低 對(duì)沉積電荷的消除能力Wu Jin-Ming 發(fā)光二極管顯示(LED)工作原理發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)換成光能的固態(tài)發(fā)光器件(晶體管)一般用半導(dǎo)體材料在正、負(fù)極間加上適當(dāng)正向電壓后，二極管導(dǎo)通，半導(dǎo)體晶片便發(fā)光，在透明或半透明的塑料外殼顯示出來Wu Jin-Ming LED半導(dǎo)體材料是由III-IV族化合物，如GaAs(砷化鎵)、G

27、aP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)，在一定條件下具有發(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(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）的一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光半導(dǎo)體材料Eg=3.261.63eV，產(chǎn)生可見光(波長(zhǎng)380nm紫光780nm紅光)現(xiàn)有紅外、紅、黃、綠、藍(lán)發(fā)光二極管藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍 發(fā)光二極管顯示(LED)工作原理Wu Jin-Ming 基本要求材料導(dǎo)電性易控制對(duì)發(fā)射光透明性好發(fā)光躍遷幾率高發(fā)光二極管顯示(LED)材料常見材料GaP:ZnO 紅光LEDGaP:N 綠光LEDGaA

28、sP 紅光LEDInGaAlP系 橙、黃光LEDGaN系 藍(lán)光LEDWu Jin-Ming 等離子體(電離氣體)顯示技術(shù)(PDP)基本原理 PDP顯示器的工作原理與日光燈相似PDP顯示屏上安裝數(shù)以十萬計(jì)的等離子管，為發(fā)光體(像素)每個(gè)發(fā)光管有兩個(gè)玻璃電極，內(nèi)部充滿氦、氖等惰性氣體，其中一個(gè)玻璃電極上涂有三原色熒光粉兩個(gè)電極間加上高電壓時(shí)，惰性氣體放電而形成等離子體PDP顯示原理圖（剖面結(jié)構(gòu)）惰性氣體放電時(shí)產(chǎn)生紫外光，激發(fā)顯示屏上的紅、綠、藍(lán)三原色熒光粉，發(fā)出可見光Wu Jin-Ming 優(yōu)點(diǎn)： 亮度高、色彩還原性好、灰度豐富、畫面響應(yīng)速度快

29、 視野開闊、視角廣(高達(dá)160度) 能提供亮麗、均勻、平滑的畫面缺點(diǎn)： 每一個(gè)像素都獨(dú)立發(fā)光， 耗電量大(相比CRT電子槍而言) 等離子體顯示技術(shù)(PDP)的優(yōu)缺點(diǎn) Wu Jin-Ming 等離子體顯示技術(shù)(PDP)材料氣體材料 惰性氣體、Hg蒸汽三基色熒光粉材料 要求紫外激發(fā)高效發(fā)光、余輝時(shí)間短、抗紫外線基板材料 基板玻璃制備過程必須經(jīng)過厚膜印刷和高溫?zé)Y(jié)性能參數(shù)日本硝子公司PD200美國(guó)康寧公司CS25標(biāo)準(zhǔn)堿性玻璃熱膨脹系數(shù) (10-7 K-1)838485密度 (g/cm3)2.772.882.49退火溫度 (C)620654545軟化溫度 (C)8308487

30、26Wu Jin-Ming LCD工作原理利用液晶的光電效應(yīng)，通過電場(chǎng)控制像素的明暗來顯示圖像液晶(LCD) 顯示技術(shù)Wu Jin-Ming LCD工作原理液晶顯示(LCD)技術(shù)把液晶放在兩個(gè)偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此平行的如果上下兩偏振片定向是彼此垂直的，液晶分子將采取逐漸過渡的方式被扭轉(zhuǎn)成螺旋狀Wu Jin-Ming LCD工作原理液晶顯示(LCD)技術(shù)光線通過第1個(gè)偏振片后，被液晶分子逐漸改變偏振方向。光線沿著分子排列方向傳播，最終從第2個(gè)偏振片射出若兩玻璃板間施加電壓，液晶分子沿電場(chǎng)方向

31、排列，光線不能扭轉(zhuǎn)，不會(huì)通過第2個(gè)極板Wu Jin-Ming LCD工作原理液晶顯示(LCD)技術(shù)LCD顯示器利用這一特性，在兩片相互垂直的偏光板間充滿液晶，利用電場(chǎng)控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)不同的電場(chǎng)大小就會(huì)形成不同的灰階亮度Wu Jin-Ming 液晶顯示(LCD)技術(shù)液晶顯示器是由上下兩片導(dǎo)電玻璃制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片液晶顯示器結(jié)構(gòu)Wu Jin-Ming 液晶顯示(LCD)技術(shù)TN-LCD(Twisted Nematic-LCD 扭曲向列型液晶顯示器） 常用于電子手表、計(jì)算器常見的三種液晶顯示器STN-LCD(Super Twisted Nematic-LCD 超扭曲向列型液晶顯示器） 常用于手機(jī)顯示屏、游戲機(jī)屏TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD 薄膜型液晶顯示器） 常用于液晶顯示屏、數(shù)碼照相機(jī)Wu Jin-Ming TFT-LCD液晶顯示器在玻璃基片上沉積一層硅，通過印刷光刻工序作成晶體管陣列，每個(gè)像素都設(shè)有一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)。把液晶灌注在兩片玻璃之間