第六章--平板顯示器件.ppt

第六章平板顯示器件,6.1液晶顯示器（LCD）6.2LED顯示器6.3等離子體顯示器（PDP）6.4DLP投影顯示,顯示器件是各種儀器信息系統(tǒng)的終端，是視頻技術(shù)、通信技術(shù)必不可少的組成部分，是人類生活中信息展示的視窗。,平板顯示器件是顯示技術(shù)中主要的發(fā)展方向。,6.1液晶顯示器（LCD）,液晶：一些有機(jī)化合物既具有液態(tài)的流動性，又具有晶體的各向異性。,微小的外部能量電場、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)性質(zhì)發(fā)生變化從而對外部入射光產(chǎn)生調(diào)制。,向列相液晶分子是液晶顯示的主要材料。,實用中是用30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,關(guān)于液晶介電常數(shù)；定義：,P型液晶；,外電場作用時，分子長軸方向與外電場平行。,N型液晶；,外電場作用時，分子長軸方向與外電場垂直。,液晶顯示主要使用P型液晶。,P型液晶是正單軸晶體，分子長軸方向就是光軸。,線偏振光正入射P型液晶材料，如果其偏振方向與光軸平行或垂直，則它的偏振方向和傳播方向都不改變。,二、扭曲向列型液晶器件（TN-LCD）,液晶盒：,封裝液晶的間隙只有幾m。,定向?qū)樱菏挂壕Х肿訌纳系较屡で?0。,TN-LCD的工作原理,采用光刻技術(shù)，制作ITO玻璃上的顯示電極,加電壓到相應(yīng)電極上，可實現(xiàn)所期望的顯示。,在下偏振片后再貼一塊反光片，就成為反射式液晶顯示器,TN-LCD的電光特性,：電壓有效值,電光特性與顯示對比度相關(guān)。,TN-LCD的響應(yīng)時間在80ms左右。,三、超扭曲向列型液晶顯示（STN-LCD）,在液晶顯示電極上加信號，是用矩陣尋址法，即X-Y尋址。,TN-LCD的液晶分子的扭曲角為90，電光特性曲線不夠陡峭。在用矩陣尋址法驅(qū)動時，有明顯的交叉效應(yīng)。,交叉效應(yīng)隨矩陣行、列數(shù)目的增大而加劇，使圖像對比度降低，質(zhì)量變差。,STN-LCD使液晶分子的扭曲角增加到180270，大大提高了電光特性的陡度。,STN-LCD利用了超扭曲和雙折射兩個效應(yīng)，是基于光學(xué)干涉的顯示器件。,對STN-LCD的有色背景進(jìn)行補償，實現(xiàn)黑白顯示,實現(xiàn)黑白顯示后，再加彩色濾色器，就可實現(xiàn)彩色顯示,STN-LCD的電光響應(yīng)時間大于100ms。,四、有源矩陣液晶顯示器件（AM-LCD）,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)，可以提高液晶的分辨率和實現(xiàn)多灰度級顯示。,TFT-LCD就是目前性能較好的AM-LCD器件。,存儲效應(yīng)，得到對比度很高的顯示質(zhì)量。,多灰度級顯示彩色顯示,五、LCD的背光源,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。,背光源主要有：熱陰極熒光燈(HCFL)、冷陰極熒光燈(CCFL)、發(fā)光二極管、電致發(fā)光板等。,LCD屏加上控制、驅(qū)動電路和背光源就組成了實用的LCD模塊。,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。,六、LCD的特點和應(yīng)用,器件厚度僅數(shù)毫米，非常適于便攜式裝置的顯示。,工作電壓僅幾伏，用CMOS電路可直接驅(qū)動。功耗很低。,采用彩色濾色器，易實現(xiàn)彩色顯示。,LCD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，還有計算機(jī)顯示器、液晶彩電、液晶投影機(jī)等，市場十分廣闊。,液晶投影機(jī)光路圖,6.2LED顯示器,一、發(fā)光二極管大屏幕顯示超高亮度紅、綠、蘭LED組成平板陣列，進(jìn)行大屏幕顯示，已是現(xiàn)代化社會的一道風(fēng)景。,二、有機(jī)電致發(fā)光器件OLED,LED是無機(jī)電致發(fā)光，OLED是有機(jī)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)LED器件。,（Organiclightemittingdiode）,ETL：電子傳輸層EML：發(fā)光層HTL：空穴傳輸層,有機(jī)材料,OLED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ETL、HTL。,載流子分別從ETL和HTL向EML遷移。,載流子在EML中復(fù)合并產(chǎn)生激發(fā)子（Exciplex）。,激發(fā)子遷移,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)。,激發(fā)態(tài)電子躍遷回低能態(tài)，產(chǎn)生輻射。,OLED是一種高亮度、寬視角、全固化的主動發(fā)光型顯示器件。主要優(yōu)點：,發(fā)光亮度可達(dá)幾百上萬cd/m2，電視才100cd/m2。,低電壓驅(qū)動：十幾V幾V；功耗低。,有機(jī)材料易得，制備工藝簡單，易制成大面積顯示器件，可以做成能彎曲的柔軟顯示器。,很多有機(jī)物都可實現(xiàn)紅、綠、藍(lán)，易實現(xiàn)高分辨率的彩色顯示屏。,超輕、超?。ê穸瓤傻陀?mm），響應(yīng)速度是液晶的1000倍，實現(xiàn)精彩的視頻播放大面積“薄膜電視”。,OLED制造成本低，將會逐漸取代LCD。,OLED將會成為平板顯示的主流技術(shù)之一。,彎曲的柔軟顯示器,OLED彩色顯示屏,左邊：OLED顯示,右邊：LCD顯示,6.3等離子體顯示器-PDP（PlasmaDisplayPanel）,是利用氣體放電而發(fā)光的平板顯示屏,氣體放電等離子體激發(fā)氣體原子輻射紫外光(UV)激發(fā)相應(yīng)熒光粉，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)可見光。,AC-PDP,DC-PDP,AC-PDP是PDP技術(shù)的主流,一、彩色AC-PDP工作原理,雙基板型：對向放電式,單基板型：表面放電式,表面放電式的一種實用結(jié)構(gòu),維持電壓Us,書寫脈沖Uw,AC-PDP的存儲特性,擦除脈沖中和壁電荷Qw,AC-PDP的驅(qū)動：,氣體放電點火電壓Uf,二、彩色AC-PDP的特點和應(yīng)用,PDP的優(yōu)點：,為自發(fā)光型顯示,發(fā)光效率與亮度高，圖像對比度高，視角大。,顯示質(zhì)量好，灰階可超過256級，色彩豐富，分辨率高，響應(yīng)時間僅數(shù)ms。,有存儲特性，大屏幕顯示時能得到較高的亮度。,剛性結(jié)構(gòu)，耐震動，機(jī)械強(qiáng)度高，壽命長。,制造工藝簡單，投資小。,PDP的缺點：,工作電壓較高（80150V），不宜在低氣壓環(huán)境下工作（防止充填氣體膨脹）。,彩色AC-PDP最適宜于大屏幕顯示，可到70以上。是最佳的大屏幕壁掛HDTV顯示器。,6.4DLP投影顯示,DLP（DigitalLightProcessing）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DMD是其核心裝置。（DigitalMicromirrorDevice）,一、DMD的結(jié)構(gòu)和工作原理,DMD是帶有集成微鏡部件的微電子機(jī)械光調(diào)制器，由百萬個方形微鏡（如1616m2）組成二維陣列。,DMD芯片,每個微鏡對應(yīng)一個像素，微鏡反射照明光，投射出去，在屏幕上形成圖像。,Mirror+10,Mirror-10,CMOS,圖像R、G、B二進(jìn)制數(shù)據(jù)控制微鉸鏈，微鉸鏈控制每個鏡片偏轉(zhuǎn)，以通斷一個像素的光。,脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)允許10比特灰度等級再現(xiàn)。,二、DLP投影機(jī)系統(tǒng),DMD,是一個數(shù)字光調(diào)制器，自身不發(fā)光。,為了實現(xiàn)彩色顯示，DLP投影機(jī)有三片式、單片式、兩片式等不同檔次的產(chǎn)品。,三片式：即用三個DMD裝置。每個DMD分別用R、G、B數(shù)據(jù)控制。,單片式：即用一個DMD裝置。投影燈光先通過一個色輪再投射到DMD上。DLP工作在順序顏色模式，利用視覺暫留作用。,雙片式：