華中科技電子顯示技術(shù)01電子顯示原理和發(fā)展概況

電子顯示技術(shù)1/31/20241電子顯示技術(shù)學(xué)什么？為什么學(xué)？目的？1/31/20242電子顯示器件是連接人與機(jī)器的紐帶，是人一機(jī)間傳遞、交換信息的橋梁。Man-machineinterfaceHumanInformation電子顯示技術(shù)1/31/20243電子情報(bào)信息光情報(bào)信息圖形化的情報(bào)各種電子機(jī)器ActivedisplayPassivedisplay數(shù)字文字圖形畫(huà)面依電子顯示器件的功能來(lái)定義，如上圖所示,它是指能將各種電子裝置輸出的電氣情報(bào)信息，變換為人的視覺(jué)可辨知的光情報(bào)信息的器件。電子顯示技術(shù)1/31/20244電子顯示技術(shù)1/31/20245電子顯示技術(shù)1/31/20246電子顯示技術(shù)1/31/20247電子顯示技術(shù)目的：了解各種電子顯示器件的工作原理、結(jié)構(gòu)、組成材料、生產(chǎn)工藝，以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用范圍1/31/20248電子顯示技術(shù)教材：《電子顯示》，田民波，清華大學(xué)出版參考書(shū)目：《平板顯示技術(shù)》，應(yīng)根裕,胡文波,邱勇,人民郵電出版社1/31/20249電子顯示技術(shù)成績(jī)平時(shí)成績(jī)20％＋考試成績(jī)80％考勤平時(shí)成績(jī)作業(yè)論文1/31/202410緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況一.顯示器的主要參量二.各種電子顯示類(lèi)型三.發(fā)展現(xiàn)狀,課題與展望1/31/202411電子顯示器件主動(dòng)發(fā)光型非主動(dòng)發(fā)光型陰極射線管顯示器(cathoderaytube，CRT)等離子體顯示板(plasmadisplaypanel.PDP)電致發(fā)光顯示器(electroluminescentdisplay,ELD)場(chǎng)致發(fā)射陣列平板顯示器(fieldemissiondisplay,FED)真空熒光管顯示器(vacuumfluorescentdisplay,VFD)光發(fā)射二極管顯示器(lightemittingdilde,LED)液晶顯示器(liquidcrystaldisplay,LCD)電化學(xué)顯示器(electrochemicaldisplay,ECD)電泳成像顯示器(electrophoreticimagedisplay,EPID)懸浮顆粒顯示器(suspendedparticledisplay,SPD)旋轉(zhuǎn)球顯示器(twistingballdisplay,TBD)電子顯示器件的分類(lèi)緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202412亮度light(cd/m2)電影院里電影亮度30-40cd/m2室內(nèi)看電視畫(huà)面亮度大于70cd/m2室外觀看應(yīng)達(dá)到300cd/m2對(duì)比度C(contrast)和灰度C=(Lmax+L外)/(Lmin+L外

)

灰度是指圖象的黑白亮度層次n分辨力指能夠分辨出電視圖象的最小細(xì)節(jié)的能力，通常用屏面上能夠分辨出的明暗交替線條的總數(shù)來(lái)表示。主要參量緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202413響應(yīng)時(shí)間余輝時(shí)間施加電壓有圖像顯示電視小于1/30s,LCD10-500ms切斷電源圖像顯示消失顯示色發(fā)光型顯示器件發(fā)光的顏色和非發(fā)光型顯示器件透射或反射光的顏色稱(chēng)為顯示色.分為黑白,單色,多色.和全色四大類(lèi).緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202414存儲(chǔ)功能指斷電后能保持顯示狀態(tài)，存儲(chǔ)功能可減少顯示器件的功耗和有效地簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路，特別在多路驅(qū)動(dòng)和矩陣選址時(shí)，發(fā)揮作用巨大。（ELD,AC-PDP,某些特殊材料的LCD）工作電壓與消耗電流LCD,LED,VFD(0.5----40V)，PDP(200V左右)LCD低消耗電流uA/cm2量級(jí),主動(dòng)發(fā)光型mA/cm2量級(jí)

發(fā)光效率

光通量/功耗(lm/w)VFD的發(fā)光效率最高10lm/wLED1---4lm/wPDPlm/wactivedisplay0.1lm/w量級(jí)

緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202415壽命作為娛樂(lè)型大家電顯示器件,壽命都應(yīng)在3萬(wàn)小時(shí)以上。LED,VFD的壽命不成問(wèn)題PDP的壽命,直至近幾年才解決OLED的壽命正在解決之中ELD的壽命目前已接近解決FED的壽命尚未解決LCD的壽命決定其使用材料的化學(xué)穩(wěn)定性、耐濕性和耐光性,一般來(lái)講壽命問(wèn)題已解決。此外，其他參數(shù)還有體積，重量，顯示面積，觀察角度及性能價(jià)格比。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202416偏振片玻璃基板透明電極分子取向膜液晶(1--10μm)偏振片玻璃基板透明電極LCDliquidcrystaldisplayLCD顯示原理：利用施加電壓后向列液晶的旋光性，雙折射率，二色性，光散射性等光化學(xué)性能的變化，通過(guò)偏振片等變換為視覺(jué)可感知的變化。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202417TN(twistednematic),STN(super-twistednematic)方式顯示材料：向列液晶（氰），層列液晶（氰聯(lián)二苯），膽甾相型液晶（脂肪酸膽甾醇）AMLCD優(yōu)點(diǎn):高性能,彩色,高分辨率,響應(yīng)快,薄.主要用于個(gè)人視頻用品,筆記本電腦,桌上監(jiān)視器.PMLCD優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜,不錯(cuò)的性能,主要用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和通信(手機(jī)等)產(chǎn)品,在低功耗,單色以及低性能的應(yīng)用領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì).緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202418PDPplasmadisplaypanel，PDP顯示原理：利用惰性氣體放電所產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象：保護(hù)膜玻璃基板介電質(zhì)層金屬電極混合惰性氣體惰性氣體放電所產(chǎn)生的紫外線激發(fā)熒光體而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象（光致發(fā)光）緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202419顯示材料：Ne為主（放電發(fā)光方式），Xe為主與熒光體（熒光體激勵(lì)發(fā)光方式）優(yōu)點(diǎn)：均勻性好，全彩色，有記憶功能，無(wú)閃爍，長(zhǎng)壽命（大于5萬(wàn)小時(shí)），大屏幕。缺點(diǎn)：成本高(200-250美元/英寸)，功耗大，采用高壓驅(qū)動(dòng)（約200V），發(fā)光效率不夠高（1－1.5lm/w)前景與優(yōu)勢(shì)：PDP在30-60英寸大型平板顯示中最具優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)值年增長(zhǎng)38%，今后將在大屏幕壁掛電視、HDTV、計(jì)算機(jī)工作站和多媒體顯示領(lǐng)域有巨大市場(chǎng)。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202420ELDelectroluminescentdisplay：ELD顯示原理:電場(chǎng)直接激發(fā)熒光體而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象(電致發(fā)光)顯示材料：熒光體(ZnS:Mn，ZnS:Sm，ZnS:Tb，SrS:Ce)薄膜。透明強(qiáng)介電質(zhì)層背面電極熒光體薄膜玻璃基板透明電極緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202421主要特點(diǎn):低成本,高可靠,三原色彩色都很合理的發(fā)光效率(0.8-5lm/w),信息容量高,長(zhǎng)壽命現(xiàn)狀:亮度為200cd/m2,對(duì)比度為300:1,彩色為16,幀頻>60Hz,分辨率>100dpi,尺寸:7.6-33cm發(fā)展:在改進(jìn)藍(lán)光的發(fā)光效率和大尺寸彩色屏幕方面還需作更多工作,在與單色PDP和AMLCD競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì),但ELD是全固體薄膜型,在軍事中有特殊的優(yōu)勢(shì).緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202422前面玻璃陰極(燈絲)控制柵極熒光體層陽(yáng)極陶瓷基板真空VFDvacuumfluorescentdisplay：VFD顯示原理:熒光體由低能電子入射激起的發(fā)光現(xiàn)象(陰極射線發(fā)光)。顯示材料：ZnO:Zn，ZnO:Cu等緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202423與CRT相比，VFD是通過(guò)在柵極與陽(yáng)極間施加選擇電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示過(guò)程。

由于兼有CRT、LCD的優(yōu)點(diǎn)，投資者一度眾多，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壽命、支撐等問(wèn)題尚未徹底解決，使其研制工作受到影響。目前技術(shù):亮度100cd/m2，對(duì)比度100:1，彩色：26,模擬方式，幀頻>60Hz，分辨率100dpi，大小:7.6-33cm緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202424LEDlightemittingdiode，LED顯示原理：由于少數(shù)載流子注入發(fā)生復(fù)合而引起的發(fā)光現(xiàn)象(注入型電致發(fā)光)。陽(yáng)極陰極P型N型緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202425顯示材料：PN結(jié)半導(dǎo)體主要由三-五族化合物半導(dǎo)(GaP紅色，綠色，GaAsP黃色-橙色，GaAlAs紅色)優(yōu)點(diǎn)：在低容量，低密度顯示中應(yīng)用廣泛，在高亮度與超大屏幕上其他顯示無(wú)可匹敵。發(fā)展：隨著高亮度與藍(lán)光LED的研發(fā)成功，LED顯示屏將從單色，多色走向全彩色，從室內(nèi)顯示走向室外超大屏幕彩色顯示。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202426CRT顯示原理:由高能電子束激發(fā)熒光體而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象(陰極射線發(fā)光)顯示材料:高能電子束激發(fā)的熒光體(ZnS:Ag，ZnS:Cu，Y2O2S:Eu)緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202427緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202428迄今為止，各種顯示器件的綜合指數(shù)得分最高的是CRT，價(jià)格低，市場(chǎng)占有率第一。發(fā)展方向：低功耗、小型、輕量的平板顯示型。當(dāng)前課題是，如何適應(yīng)大視覺(jué)播送的實(shí)用化，圖象情報(bào)的多媒體化以及工作站的高性能化等，以開(kāi)發(fā)出高精度，高度彩色再現(xiàn)性，平板大畫(huà)面等具有優(yōu)異顯示性能和功能的高性能CRT。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202429ECD玻璃基片玻璃基片透明電極過(guò)渡金屬氧化物層電介質(zhì)溶液多孔質(zhì)白色背景層顯示原理：利用固體及液體等各種物質(zhì)的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生可逆的顏色變化進(jìn)行顯示。顯示材料：過(guò)渡金屬氧化物（WO3,IrO2)，氧化還原誘導(dǎo)體，稀土金屬二鄰苯菁，碘化銀基于ECD的特征，人們已經(jīng)制作出電子太陽(yáng)鏡。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202430EPID顯示原理：在分散有微粒子的膠體溶液中，通過(guò)形成電氣二重層而使分散粒子帶正電或負(fù)電，若對(duì)膠體溶液施加直流電壓，分散粒子在庫(kù)侖力的作用下，在溶液中泳動(dòng)。分散顏料粒子著色液體分散媒體玻璃基板透明電極顯示材料：著色液體分散媒體中分散有顏料粒子(TiO2)的膠體溶液緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202431SPD顯示原理:利用取向粒子所發(fā)生的光吸收，光散射以及偏光現(xiàn)象。透明介電質(zhì)層分散著色粒子玻璃基板透明電極透明液體分散媒體顯示材料：透明液體分散媒體中分散有針狀，板狀著色粒子（碘化銀）的膠體溶液緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202432FPD(Flatpaneldisplay)在2001年的產(chǎn)值已超過(guò)CRT、FPD是21世紀(jì)的主流顯示技術(shù)。其發(fā)展動(dòng)力是信息時(shí)代對(duì)便攜式信息工具，多媒體終端，大屏幕壁掛電視和HDTV(Highdefinitiontelevision)的需求急需增長(zhǎng)的結(jié)果。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202433TFT-LCD加上PDP所覆蓋的應(yīng)用領(lǐng)域超過(guò)CRT。緒論：電子顯示的原理和發(fā)展概況1/31/202434在40英寸以上的范圍內(nèi)，CRT將受到PDP的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。但由