《平板显示器》PPT课件.ppt

第六章 平板显示器件,6.1 液晶显示器（LCD） 6.2 LED显示器 6.3 等离子体显示器（PDP） 6.4 DLP投影显示,显示器件是各种仪器信息系统的终端，是视频技术、通信技术必不可少的组成部分，是人类生活中信息展示的视窗。,平板显示器件是显示技术中主要的发展方向。,6.1 液晶显示器（LCD）,液晶：一些有机化合物既具有液态的流动性，又具有晶体的各向异性。,微小的外部能量电场、磁场、热能等就能实现各分子状态间的转变，从而引起液晶的光、电、磁的物理性质发生变化。,液晶分子的形状呈棒状，宽约十分之几纳米，长为数纳米。,液晶材料用于显示是利用它在电场作用下，光学性质发生变化从而对外部入射光产生调制。,向列相液晶分子是液晶显示的主要材料。,实用中是用30多种单质液晶组成混合液晶。,一、线偏振光在向列液晶中的传播,关于液晶介电常数；定义：,P型液晶；,外电场作用时，分子长轴方向与外电场平行。,N型液晶 ；,外电场作用时，分子长轴方向与外电场垂直。,液晶显示主要使用P型液晶。,P型液晶是正单轴晶体，分子长轴方向就是光轴。,线偏振光正入射P型液晶材料，如果其偏振方向与光轴平行或垂直，则它的偏振方向和传播方向都不改变。,二、扭曲向列型液晶器件（TN-LCD）,液晶盒 ：,封装液晶的间隙只有几m。,定向层：使液晶分子从上到下扭曲90。,TN-LCD的工作原理,采用光刻技术，制作ITO玻璃上的显示电极,加电压到相应电极上，可实现所期望的显示。,在下偏振片后再贴一块反光片，就成为反射式液晶显示器,TN-LCD的电光特性,：电压有效值,电光特性与显示对比度相关。,TN-LCD的响应时间在80ms左右。,三、超扭曲向列型液晶显示（STN-LCD）,在液晶显示电极上加信号，是用矩阵寻址法，即X-Y寻址。,TN-LCD的液晶分子的扭曲角为90，电光特性曲线不够陡峭。在用矩阵寻址法驱动时，有明显的交叉效应。,交叉效应随矩阵行、列数目的增大而加剧，使图像对比度降低，质量变差。,STN-LCD使液晶分子的扭曲角增加到180270，大大提高了电光特性的陡度。,STN-LCD利用了超扭曲和双折射两个效应，是基于光学干涉的显示器件。,对STN-LCD的有色背景进行补偿，实现黑白显示,实现黑白显示后，再加彩色滤色器，就可实现彩色显示,STN-LCD的电光响应时间大于100 ms。,四、有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）,在每一个像素上设计一个非线性的有源器件，使每个像素可以被独立驱动，克服交叉效应，可以提高液晶的分辨率和实现多灰度级显示。,TFT-LCD就是目前性能较好的AM-LCD器件。,存储效应，得到对比度很高的显示质量。,多灰度级显示 彩色显示,五、LCD的背光源,液晶显示屏、液晶彩电等为了实现高对比度的全色显示需要加背光源。,背光源主要有：热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、发光二极管、 电致发光板等。,LCD屏加上控制、驱动电路和背光源就组成了实用的LCD模块。,背光源应有较高的亮度和发光效率，功耗小，寿命长，且背照均匀。,六、LCD的特点和应用,器件厚度仅数毫米，非常适于便携式装置的显示。,工作电压仅几伏，用CMOS电路可直接驱动。功耗很低。,采用彩色滤色器，易实现彩色显示。,LCD已成为应用最广泛的平板显示器之一。,应用于仪器仪表、手机等显示，还有 计算机显示器、液晶彩电、液晶投影机等， 市场十分广阔。,液晶投影机光路图,6.2 LED显示器,一、发光二极管大屏幕显示 超高亮度红、绿、兰LED组成平板阵列，进行大屏幕显示，已是现代化社会的一道风景。,二、有机电致发光器件OLED,LED是无机电致发光，OLED是有机 荧光材料作为发光物质，结构和发光机理上类同于无机LED器件。,（Organic light emitting diode）,ETL：电子传输层 EML：发光层 HTL：空穴传输层,有机材料,OLED发光有五个步骤：,载流子电子和空穴分别从阴极、阳极注入ETL、HTL。,载流子分别从ETL和HTL向EML迁移。,载流子在EML中复合并产生激发子（Exciplex）。,激发子迁移, 传递能量给发光分子，使其 电子从基态跃迁到激发态。,激发态电子跃迁回低能态，产生辐射。,OLED是一种高亮度、宽视角、全固化的主动发光型显示器件。主要优点：,发光亮度可达几百上万cd/m2，电视才100cd/m2 。,低电压驱动：十几V几V；功耗低。,有机材料易得，制备工艺简单，易制成大面积显示器件，可以做成能弯曲的柔软显示器。,很多有机物都可实现红、绿、蓝，易实现高分辨率的彩色显示屏。,超轻、超薄（厚度可低于1mm），响应速度是液晶 的1000倍，实现精彩的视频播放大面积“薄膜电视”。,OLED制造成本低，将会逐渐取代LCD。,OLED将会成为平板显示的主流技术之一。,弯曲的柔软显示器,OLED彩色显示屏,左边：OLED显示,右边：LCD显示,6.3等离子体显示器-PDP （Plasma Display Panel）,是利用气体放电而发光的平板显示屏,气体放电 等离子体 激发气体原子辐射紫外光(UV) 激发相应荧光粉，产生红、绿、蓝可见光。,AC-PDP,DC-PDP,AC-PDP是PDP技术的主流,一、彩色AC-PDP工作原理,双基板型：对向放电式,单基板型：表面放电式,表面放电式的一种实用结构,维持电压Us,书写脉冲Uw,AC-PDP的存储特性,擦除脉冲中和壁电荷Qw,AC-PDP的驱动：,气体放电 点火电压Uf,二、彩色AC-PDP的特点和应用,PDP的优点：,为自发光型显示,发光效率与亮度高，图像对比度高，视角大。,显示质量好，灰阶可超过256级，色彩丰富，分辨率高，响应时间仅数ms。,有存储特性，大屏幕显示时能得到较高的亮度。,刚性结构，耐震动，机械强度高，寿命长。,制造工艺简单，投资小。,PDP的缺点：,工作电压较高（80150V），不宜在低气压环境下工作（防止充填气体膨胀）。,彩色AC-PDP最适宜于大屏幕显示，可到70以上。 是最佳的大屏幕壁挂HDTV显示器。,6.4 DLP投影显示,DLP（Digital Light Processing） 实现了最终的显示环节的完全数字化,数字微反射镜器件DMD是其核心装置。 （Digital Micromirror Device）,一、DMD的结构和工作原理,DMD是带有集成微镜部件的微电子机械光调制器，由百万个方形微镜（如1616m2）组成二维阵列。,DMD芯片,每个微镜对应一个像素，微镜反射照明光，投射出去，在屏幕上形成图像。,Mirror +10 ,Mirror -10 ,CMOS,图像R、G、B二进制数据控制微铰链，微铰链控制每个镜片偏转，以通断一个像素的光。,脉冲宽度调制（PWM）技术允许10比特灰度等级再现。,二、DLP投影机系统,DMD,是一个数字光调制器，自身不发光。,为了实现彩色显示，DLP投影机有三片式、单片式、两片式等不同档次的产品。,三片式：即用三个DMD装置。每个DMD分别用R、G、B数据控制。,单片式：即用一个DMD装置。投影灯光先通过一个色轮再投射到DMD上。DLP工作在顺序颜色模式 ，利用视觉暂留作用。,双片式