液晶等離子顯示器介紹

液晶等離子顯示器介紹第一頁，共五十頁，2022年，8月28日電視顯示器大屏幕顯示器背投投影平板液晶顯示器等離子顯示器第二頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶顯示器第三頁，共五十頁，2022年，8月28日自然光與偏振光偏振光光波——電磁波——橫波；在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，光量子還可以存在各種不同的振動狀態(tài)，稱之為光的偏振態(tài)。偏振面：振動方向與傳播方向構(gòu)成的平面。平面偏振光（線偏振光）：偏振面方位恒定的光。第四頁，共五十頁，2022年，8月28日自然光與偏振光自然光光波——電磁波，它由原子或分子振動產(chǎn)生，來自光源任一原子或分子的任一次輻射波列，都是有恒定的振動方向，或者就是一束振動面確定的平面偏振光。不同原子或分子在同一時刻，同一原子或分子在不同時刻發(fā)出的不同波列，可能具有不同的振動方向和初相位。第五頁，共五十頁，2022年，8月28日自然光與偏振光自然光大量的原子或分子在空間分布的各向異性以及探測器的響應(yīng)時間，可以認(rèn)為由一般光源發(fā)出的眾多波列構(gòu)成的光矢量，在垂直于傳播方向的平面上，即具有空間分布的均勻性，又具有時間分布的均勻性。普通光源發(fā)出的光，偏振面具有各種不同取向且相位隨機分布的平面偏振光之集合——自然光。第六頁，共五十頁，2022年，8月28日馬呂斯定律

強度為I0的平面偏振光垂直通過檢偏器，平面偏振光的偏振方向于檢偏器的起偏方向P的夾角為θ，則檢偏器只允許入射的平面偏振光在檢偏器起偏方向的投影分量透射，在不考慮檢偏器吸收損耗的情況下，透射光強度第七頁，共五十頁，2022年，8月28日自然光與偏振光第八頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶顯示器的組成液晶顯示器包括三部分液晶面板驅(qū)動電路及軟件光源系統(tǒng)第九頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶顯示器的組成第十頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶晶體與非晶體：晶體的物理性質(zhì)具有各向異性的特點。液晶——液態(tài)晶體的總稱。液晶的特點：

液晶是介於固態(tài)和液態(tài)之間，不但具有固態(tài)晶體光學(xué)特性，又具有液態(tài)流動特性。它的物理特性包括：粘性（visco-sity）、彈性（elasticity）和極化（polarizalility）即各向異性。第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶

其粘性和彈性，使其對于方向不同的作用力具有不同的效果，可實現(xiàn)流動自由能,最低的物理模型及產(chǎn)生自然偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。液晶分子一般是棒形的，分子在長軸和短軸兩個方向上具有不同的性質(zhì)，液晶分子的排列按一定的規(guī)律排列，其自然狀態(tài)總是長軸相互平行。正因如此，使液晶的折射率在分子長軸平行方向上和垂直方向上具有各向異性。液晶分子的排列與容器的邊界形狀有關(guān)。第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶

由于液晶本身的彈性系數(shù)很小，其分子的排列很容易在外界條件下（外電場、磁場、應(yīng)力和熱能）極容易發(fā)生變動。電介質(zhì)的各向異性，使外電場可以控制液晶分子的取向；光學(xué)性質(zhì)的各向異性，使得液晶分子的取向可以用來控制通過這個材料的光的能量。對這種材料加以不同的電壓時，可以改變通過這種材料的光的能量。

第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶分子與偏振光液晶分子對偏振光的作用：扭曲阻斷第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶分子與偏振光第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶分子與偏振光LCD是依賴偏光板(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機發(fā)散的。偏光板(片)實際是一系列非常細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光。偏光板(片)的線正好與第一個偏光板(片)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)偏光的光線。只有兩個偏光板(片)的光線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個偏光板(片)相匹配，光線才得以穿透。第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶分子與偏振光第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶分子與偏振光LCD正是由這樣兩個相互垂直的偏光板(片)構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個偏光板(片)之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個偏光板(片)后，會被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個偏光板(片)中穿出。若為液晶加一個電壓，分子又會重新排列並完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個偏光板(片)擋住?？傊?，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。

第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日偏光板偏光板調(diào)節(jié)層光光液晶分子電源第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶顯示原理PolarizeLiquidcrystalRubbinglayerVoltageLightLightRubbinglayerPolarize配向膜偏光板第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日液晶顯示原理常亮模式常暗模式反射透射第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日掃描第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日不能完全阻斷,背景光源不能全黑，加大對比度，影響壽命觀看角度（背投光）功耗較小第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日等離子顯示器工作原理第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日

等離子顯示屏是一種利用氣體放電的顯示裝置，這種屏幕采用了等離子管作為發(fā)光元件。大量的等離子管排列在一起構(gòu)成整個全屏幕。每個等離子管作為一個像素，每個像素由三種不同顏色的發(fā)光體組成----紅、綠、藍(lán)。由這些像素的明暗和顏色組合變化產(chǎn)生各種灰度和色彩的圖像，這與CRT的原理很相似。等離子管的中心元件就是等離子體，它是由自由流動的離子(帶電的原子)和電子(帶負(fù)電的粒子)組成的氣體。在通常情況下，氣體主要由不帶電的粒子組成，也就是說，一個單獨的氣體分子包括了相同數(shù)量的質(zhì)子(原子核里帶正電荷的粒子)和電子，帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的質(zhì)子保持著完美的平衡，所以原子的凈電荷為零。第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日如果利用加大電壓的方法把一些電子放入到氣體內(nèi)，那么它就會立刻產(chǎn)生變化，自由的電子與原子相撞，并使原子內(nèi)部的電子數(shù)目失衡，這就會使其帶正電荷，并產(chǎn)生了離子。在穩(wěn)定等離子體中如果有電流穿行其中，那么帶負(fù)電的粒子就會沖向那些帶正電粒子的區(qū)域，而帶正電的粒子也會殺向那些帶負(fù)電粒子的區(qū)域。第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日

在這樣的運動中，雙方的粒子不斷地進行著撞擊。這些撞擊激發(fā)了等離子體中的氣體原子，促使它們發(fā)出了光。這個工作原理很類似于普通日光燈。等離子顯示屏上每個等離子對應(yīng)的小室內(nèi)都充有氖、氙原子，當(dāng)它們被撞擊時便發(fā)出了光。一般來講，這些原子發(fā)出的光只是紫外線光，而紫外線光人眼是無法辨別的。但正是這些紫外線光，才激發(fā)了我們可見的光線。第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日等離子電視顯示原理等離子顯示器PDP是一種利用氣體放電的顯示裝置，這種屏幕采用了等離子腔作為發(fā)光元件。大量的等離子腔排列在一起構(gòu)成屏幕。等離子顯示屏的屏體是由相距幾百微米的兩塊玻璃板組成，與空氣隔絕，每個等離子腔體內(nèi)部充有氖氙等惰性氣體，密封在兩層玻璃之間的等離子腔中的氣體會產(chǎn)生紫外光，從而激勵平板顯示屏上的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)出可見光。每個離子腔體作為一個像素，其工作機理類似普通日光燈。這些像素的明暗和顏色變化組合，產(chǎn)生各種灰度和色彩的圖像，而電視彩色圖像由各個獨立的像素發(fā)光綜合而成。第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日等離子體是物質(zhì)存在的第四種形態(tài)。當(dāng)氣體被加熱到足夠高的溫度，或受到高能帶電粒子轟擊后，中性氣體原子將被電離，空間中形成大量的電子和離子，但總體上又保持電中性。等離子體在日常生活中很少自然存在，但實際上它又無處不在。遠(yuǎn)到宇宙天體，近到大氣中的電離層，又如生活中常用的日光燈等，都充滿了等離子體。第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日等離子放電過程若在低氣壓放電管中升高電壓，同時測量放電電流，將得到圖5—15所示的非線性電壓一電流曲線。

A、B間的區(qū)域是本底電離區(qū)，電壓升高就可以描出一個由宇宙線和其他形式的電離本底輻射所產(chǎn)生的單個離子和電子的電流。隨著電壓增加電流也會增加。

B和C間的飽和區(qū)由本底輻射所產(chǎn)生的離子和電子從放電區(qū)中逸出，電子并不具有產(chǎn)生新電離的足夠能量。隨著電壓增加電流不變。第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日

C到E之間為湯生區(qū)，放電管中的電子從電場獲得足夠的能量，可以電離一些本底中性氣體，電壓增高就導(dǎo)致電流非常迅速地上升。

D和E間將發(fā)生單極電暈放電，這是由于在尖端、尖端邊緣或粗糙的電極表面的局部電場集中而引起的；這些強的局部電場超過了周圍中性氣體的擊穿強度。當(dāng)電壓增加至E點的電壓Vb時，發(fā)生電擊穿。在伏－安特性上，A和E之間的區(qū)域被稱為暗放電區(qū)，因為除了電暈放電和電火花擊穿外，肉眼是看不到放電的。第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日

一旦在E點發(fā)生電擊穿，放電就會轉(zhuǎn)變?yōu)檩x光放電，電流足夠高，激發(fā)的中性氣體數(shù)量足夠多，肉眼可看到放電。經(jīng)從E點到F點躍變后，進入正常輝光放電區(qū)域，在放電電流變化幾個數(shù)量級的范圍內(nèi)，放電電壓幾乎不變。當(dāng)電流從F點增加到G點時，陰極被等離子體占據(jù)的部分增加，直到G點，整個表面被覆蓋。

G點到H點，進入異常輝光放電區(qū)。若放電從曲線的G點向左移動，則在伏－安特性曲線上有一滯后，正常輝光放電方式將被維持到點，此處的電流和電流密度比F點低很多，然后躍遷返回湯生區(qū)。第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日等離子體顯示屏及日光燈都工作于正常輝光放電區(qū)。當(dāng)電源電壓增加到Vb而內(nèi)阻又不大時，氣體將會被擊穿，放電管中產(chǎn)生大量的高能量電子，并碰撞激發(fā)中性氣體原子發(fā)出可見光或紫外光。氣體一旦被擊穿，就能以一較低的電壓Vs將放電維持在輝光放電區(qū)，這一特性對等離子體顯示器件具有重要意義。第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日直流低氣壓放電管的伏－安特性曲線第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日PDP簡介

PDP分為直流(DC)驅(qū)動型和交流(AC)驅(qū)動型兩種。直流型電極與放電氣體直接接觸，其紫外線的產(chǎn)生效率高，但顯示屏的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在目前商用彩色PDP中已很少使用。交流型的電極表面涂敷了一層介質(zhì)層，其結(jié)構(gòu)類似于一個電容器。交流型PDP又分為對向放電和表面放電兩種。對向放電型PDP的結(jié)構(gòu)如圖5—14所示，兩電極分別制作在前后玻璃板上，等離子體放電在整個放電室中進行。目前的主流彩色PDP為三電極表面交流放電型。第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日

（1）結(jié)構(gòu)表面放電型AC-PDP的結(jié)構(gòu)如圖5—16所示。掃描電極Y和維持電極Z位于放電介質(zhì)的同一側(cè)，使放電在前表面進行，減少了帶電粒子對熒光粉的轟擊。放電電極與放電介質(zhì)間由絕緣介質(zhì)層隔開，使得壁電荷可以在電極表面聚集。壁電荷形成的電場與電極電場反向，隨著壁電荷的積累，空間電場逐步減弱。當(dāng)空間電場減小到低于維持電壓V。(見圖5—15)時，直流放電終止，但該放電單元處于交流放電的激活態(tài)。當(dāng)Z、Y電極的電壓反向后，電極電場與壁電荷形成的電場同向，即使所加電壓達(dá)不到擊穿電壓，但只要電極電壓與壁電荷電壓之和大于Vb就能再次起輝，如此反復(fù)，交流放電得以維持。第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日

前后玻璃板被壓緊密封后，抽真空并充以惰性氣體(Ne+Xe或He+Xe或Ne+Ar+Xe等)就成了一個復(fù)雜的輝光放電器件。若每幀圖像由n行、每行m個像素組成，則需n對放電電極，它們水平方向平行、均勻排列。其中n個等電位連在一起以一個端子引出，稱為Z維持電極，另n個分別引出，稱為yi(i=1，2，…，n)掃描電極。垂直平行排列的數(shù)據(jù)電極有m組，每組3個電極，分別對應(yīng)三基色，用Xjk(j=1，2，…，m；k=r，g，b)表示并分別引出。正交布置的維持電極和數(shù)據(jù)電極構(gòu)成n×3m個小放電管陣列，每個對應(yīng)一個基色單元，而每個像素的亮度和色調(diào)由n+3m+1個端口信號控制。第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日

(2)灰度等級的實現(xiàn)輝光放電的電流(對應(yīng)于發(fā)光強度)不容易控制，PDP利用的是其亮與不亮的兩態(tài)特性，用其發(fā)光時間的長短來實現(xiàn)灰度等級的控制，所以PDP是一種數(shù)字顯示器件。PDP發(fā)光時間的控制(即灰度)由子場驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)，如圖5—17所示。每場周期被分為8個子場(或更多)。在常用的尋址一顯示分離驅(qū)動法中，每個子場又分為啟動期、尋址期和維持期。第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日啟動期和尋址期在各子場中的時間長短相同，期間全屏不發(fā)光，只是激活應(yīng)發(fā)光的像元。維持期的長短則各不相同，正比于其中包含的脈沖數(shù)(圖5—17所示為采用二進制編碼時各子場內(nèi)放電脈沖的比值)，期間被激活的像元同時點亮。某像元的灰度等級由一幀期間加在其上的總的放電脈沖數(shù)決定，當(dāng)采用8子場驅(qū)動時，二進制編碼一共可以獲得256個灰度等級。第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日第四十三頁，共五十頁，2022年，8月28日

(3)PDP驅(qū)動圖5—18所示的為尋址一顯示分離驅(qū)動法中一個子場期間各電極所加電壓的波形及所形成的壁電荷示意圖。啟動期分兩個階段：①啟動升壓階段。在數(shù)據(jù)電極X和維持電極Z加0電壓，掃描電極Y上的電壓逐漸從維持電壓(如100V)升到超過擊穿電壓(如300V)，在掃描電極和維持電極、數(shù)據(jù)電極間都引起放電，形成如圖5—18第二步所示的壁電荷；②降壓階段。在維持電極上加維持電壓，掃描電極上的電壓逐漸降到0，由于壁電荷產(chǎn)生電場的疊加，在掃描電極和維持電極間發(fā)生放電，維持電極上的壁電荷被泄放掉，使全部像元處于預(yù)激活狀態(tài)。第四十四頁，共五十頁，2022年，8月28日尋址期如圖5—18第四步所示，期間依次給數(shù)據(jù)電極Xjk施加方波尋址電壓Va(如70V)，這個尋址脈沖的作用是列選像元，每一瞬間有n個像元被選中。在掃描數(shù)據(jù)電極Xjk的同時，各掃描電極加有不同的電壓，如果Xjk與Yi交叉點對應(yīng)的像元本子場不亮，則尋址到它時，對應(yīng)的Y電極為70V，A電極也是70V，不能點火，壁電荷分布不變，如圖5—18(3)所示，未被激活；第四十五頁，共五十頁，2022年，8月28日