电子显示技术电子显示的原理和发展概况课件

1、2022/8/51电子显示技术 学什么？ 为什么学？ 目的？第1页，共36页。2022/8/52电子显示器件是连接人与机器的纽带，是人一机间传递、交换信息的桥梁。Man-machine interfaceHuman Information 电子显示技术第2页，共36页。2022/8/53电子情报信息光情报信息图形化的情报各种电子机器Active displayPassive display数字文字图形画面 依电子显示器件的功能来定义，如上图所示,它是指能将各种电子装置输出的电气情报信息，变换为人的视觉可辨知的光情报信息的器件。电子显示技术第3页，共36页。2022/8/54电子显示技术第4页，

2、共36页。2022/8/55电子显示技术第5页，共36页。2022/8/56电子显示技术第6页，共36页。2022/8/57电子显示技术 目的： 了解各种电子显示器件的工作原理、结构、组成材料、生产工艺，以及各自的优缺点与应用范围第7页，共36页。2022/8/58电子显示技术教材： 电子显示，田民波， 清华大学出版参考书目：平板显示技术， 应根裕, 胡文波 ,邱勇, 人民邮电出版社第8页，共36页。2022/8/59电子显示技术 成绩 平时成绩20 考试成绩80 考勤 平时成绩 作业 论文第9页，共36页。2022/8/510绪论：电子显示的原理和发展概况一. 显示器的主要参量二. 各种电子

3、显示类型三. 发展现状,课题与展望第10页，共36页。2022/8/511电子显示器件主动发光型非主动发光型阴极射线管显示器(cathode ray tube，CRT)等离子体显示板(plasma display panel.PDP)电致发光显示器(electroluminescent display,ELD)场致发射阵列平板显示器(field emission display,FED)真空荧光管显示器(vacuum fluorescent display,VFD)光发射二极管显示器(light emitting dilde,LED)液晶显示器(liquid crystal display,L

4、CD)电化学显示器(electrochemical display,ECD)电泳成像显示器(electrophoretic image display,EPID)悬浮颗粒显示器(suspended particle display, SPD)旋转球显示器(twisting ball display,TBD) 电子显示器件的分类绪论：电子显示的原理和发展概况第11页，共36页。2022/8/512亮度light(cd/m2)电影院里电影亮度30-40cd/m2室内看电视画面亮度大于70cd/m2室外观看应达到300cd/m2对比度C(contrast)和灰度C=(L max +L外) /( L

5、min +L外 ) 灰度是指图象的黑白亮度层次n分辨力指能够分辨出电视图象的最小细节的能力，通常用屏面上能够分辨出的明暗交替线条的总数来表示。主要参量绪论：电子显示的原理和发展概况第12页，共36页。2022/8/513响应时间余辉时间施加电压 有图像显示 电视小于1/30s, LCD10-500ms切断电源图像显示消失显示色发光型显示器件发光的颜色和非发光型显示器件透射或反射光的颜色称为显示色.分为黑白,单色,多色.和全色四大类.绪论：电子显示的原理和发展概况第13页，共36页。2022/8/514存储功能 指断电后能保持显示状态，存储功能可减少显示器件的功耗和有效地简化驱动电路，特别在多路

6、驱动和矩阵选址时，发挥作用巨大。（ELD,AC-PDP, 某些特殊材料的LCD）工作电压与消耗电流LCD, LED ,VFD (0.5-40V) ，PDP (200V左右)LCD低消耗电流uA/cm2 量级 , 主动发光型mA/cm2 量级 发光效率 光通量/功耗(lm/w) VFD 的发光效率最高 10lm/wLED 1-4lm/w PDP lm/w active display 0.1lm/w量级 绪论：电子显示的原理和发展概况第14页，共36页。2022/8/515寿命作为娱乐型大家电显示器件,寿命都应在3万小时以上。LED,VFD的寿命不成问题PDP的寿命,直至近几年才解决OLED的寿

7、命正在解决之中ELD的寿命目前已接近解决FED的寿命尚未解决LCD的寿命决定其使用材料的化学稳定性、耐湿性和耐光性,一般来讲寿命问题已解决。此外，其他参数还有体积，重量，显示面积，观察角度及性能价格比。绪论：电子显示的原理和发展概况第15页，共36页。2022/8/516偏振片玻璃基板透明电极分子取向膜液晶(1-10m)偏振片玻璃基板透明电极LCDliquid crystal display LCD显示原理：利用施加电压后向列液晶的旋光性，双折射率，二色性，光散射性等光化学性能的变化，通过偏振片等变换为视觉可感知的变化。绪论：电子显示的原理和发展概况第16页，共36页。2022/8/517TN

8、(twisted nematic),STN(super-twisted nematic)方式显示材料：向列液晶（氰），层列液晶（氰联二苯），胆甾相型液晶（脂肪酸胆甾醇）AMLCD优点: 高性能,彩色,高分辨率,响应快,薄.主要用于个人视频用品, 笔记本电脑,桌上监视器.PMLCD优点:价格便宜,不错的性能,主要用于消费类电子产品和通信(手机等)产品,在低功耗,单色以及低性能的应用领域占有优势.绪论：电子显示的原理和发展概况第17页，共36页。2022/8/518PDPplasma display panel，PDP显示原理：利用惰性气体放电所产生的发光现象：保护膜玻璃基板介电质层金属电极混合惰

9、性气体惰性气体放电所产生的紫外线激发荧光体而产生的发光现象（光致发光）绪论：电子显示的原理和发展概况第18页，共36页。2022/8/519显示材料：Ne为主（放电发光方式），Xe为主与荧光体（荧光体激励发光方式）优点：均匀性好，全彩色，有记忆功能，无闪烁，长寿命（大于5万小时），大屏幕。缺点：成本高(200-250美元/英寸)，功耗大，采用高压驱动（约200V），发光效率不够高（11.5lm/w)前景与优势：PDP在30-60英寸大型平板显示中最具优势，产值年增长38%，今后将在大屏幕壁挂电视、HDTV、计算机工作站和多媒体显示领域有巨大市场。绪论：电子显示的原理和发展概况第19页，共36页

10、。2022/8/520ELDelectroluminescent display：ELD显示原理:电场直接激发荧光体而产生的发光现象(电致发光)显示材料：荧光体(ZnS:Mn，ZnS:Sm，ZnS:Tb，SrS:Ce)薄膜。透明强介电质层背面电极荧光体薄膜玻璃基板透明电极绪论：电子显示的原理和发展概况第20页，共36页。2022/8/521主要特点:低成本,高可靠,三原色彩色都很合理的发光效率(0.8-5lm/w),信息容量高,长寿命现状:亮度为200cd/m2,对比度为300:1,彩色为16,帧频60Hz,分辨率100dpi,尺寸:7.6-33cm发展:在改进蓝光的发光效率和大尺寸彩色屏幕方

11、面还需作更多工作,在与单色PDP和AMLCD竞争中处于劣势,但ELD是全固体薄膜型,在军事中有特殊的优势.绪论：电子显示的原理和发展概况第21页，共36页。2022/8/522前面玻璃阴极(灯丝)控制栅极荧光体层阳极陶瓷基板真空VFDvacuum fluorescent display：VFD显示原理:荧光体由低能电子入射激起的发光现象 (阴极射线发光)。显示材料：ZnO:Zn， ZnO:Cu等绪论：电子显示的原理和发展概况第22页，共36页。2022/8/523 与CRT相比，VFD是通过在栅极与阳极间施加选择电压来实现显示过程。 由于兼有CRT、LCD的优点，投资者一度众多，但由于结构复杂

12、、寿命、支撑等问题尚未彻底解决，使其研制工作受到影响。 目前技术:亮度100cd/m2，对比度100:1，彩色：26, 模拟方式，帧频60Hz，分辨率100dpi，大小:7.6-33cm绪论：电子显示的原理和发展概况第23页，共36页。2022/8/524LEDlight emitting diode，LED显示原理：由于少数载流子注入发生复合而引起的发光现象 (注入型电致发光)。阳极阴极P型N型绪论：电子显示的原理和发展概况第24页，共36页。2022/8/525显示材料：PN结半导体主要由三-五族化合物半导(GaP红色，绿色，GaAsP黄色-橙色，GaAlAs红色)优点：在低容量，低密度显

13、示中应用广泛，在高亮度与超大屏幕上其他显示无可匹敌。发展：随着高亮度与蓝光LED的研发成功，LED显示屏将从单色，多色走向全彩色，从室内显示走向室外超大屏幕彩色显示。绪论：电子显示的原理和发展概况第25页，共36页。2022/8/526CRT显示原理:由高能电子束激发荧光体而产生的发光现象(阴极射线发光)显示材料:高能电子束激发的荧光体(ZnS:Ag，ZnS:Cu，Y2O2S:Eu)绪论：电子显示的原理和发展概况第26页，共36页。2022/8/527绪论：电子显示的原理和发展概况第27页，共36页。2022/8/528 迄今为止，各种显示器件的综合指数得分最高的是CRT，价格低，市场占有率第

14、一。发展方向：低功耗、小型、轻量的平板显示型。当前课题是，如何适应大视觉播送的实用化，图象情报的多媒体化以及工作站的高性能化等，以开发出高精度，高度彩色再现性，平板大画面等具有优异显示性能和功能的高性能CRT。绪论：电子显示的原理和发展概况第28页，共36页。2022/8/529ECD玻璃基片玻璃基片透明电极过渡金属氧化物层电介质溶液多孔质白色背景层显示原理：利用固体及液体等各种物质的电化学氧化还原反应，产生可逆的颜色变化进行显示。显示材料：过渡金属氧化物（WO3,IrO2) ，氧化还原诱导体，稀土金属二邻苯菁，碘化银基于ECD的特征，人们已经制作出电子太阳镜。绪论：电子显示的原理和发展概况第

15、29页，共36页。2022/8/530EPID显示原理：在分散有微粒子的胶体溶液中，通过形成电气二重层而使分散粒子带正电或负电，若对胶体溶液施加直流电压，分散粒子在库仑力的作用下，在溶液中泳动。分散颜料粒子着色液体分散媒体玻璃基板透明电极显示材料：着色液体分散媒体中分散有颜料粒子(TiO2)的胶体溶液绪论：电子显示的原理和发展概况第30页，共36页。2022/8/531SPD显示原理:利用取向粒子所发生的光吸收，光散射以及偏光现象。透明介电质层分散着色粒子玻璃基板透明电极透明液体分散媒体显示材料：透明液体分散媒体中分散有针状，板状着色粒子（碘化银）的胶体溶液绪论：电子显示的原理和发展概况第31页，共36页。2022/8/532 FPD(Flat panel display)在2001年的产值已超过CRT、FPD是21世纪的主流显示技术。其发展动力是信息时代对便携式信息工具，多媒体终端，大屏幕壁挂电视和HDTV(High definition television)的需求急需增长的结果。绪论：电子显示的原理和发展概况第32页，共36页。2022/8/533TFT-LCD加上PDP所覆盖的应用领域超过CRT。绪论：电子显示的原理和发展概况第33页，共36页。2022/8/534 在40英寸以上的范围内，CRT将受到PDP的严峻挑战。但由于目前PDP、TFT-LCD的成本依然昂