光电显示材料与显示技术知识点总结

一、显示技术研究的意义
1.显示技术定义
显示技术是将各自非电量信息(如声、热、力、数、气氛等)的信息源,通过一定的传感器、处理器进行感知和处理,传输给显示装置,再由显示装置进行处理、转换,最后由显示器件转换为人类视觉可识别的信息,也称为“信息显示技术”。
2.信息显示系统
一个完整的信息显示系统包括:中央计算机、信号处理、控制及变换功能布局,显示器件及驱动电路,人—机通信装置。
二、显示技术的发展
光电显示器分类
根据显示发光类型,显示技术可分为主动和被动发光型。
根据显示原理分类,CRT、FED、LCD、PDP、ELD、LED、VFD、ECD、EPID。
根据观看方式分类,有直观式和投影式。
根据显示材料分类,有固体(粉末材料)、液体、气体和等离子体。
根据结构形状分类,有瓶颈状、平板型;真空型和非真空型(全固体化)
三、光的特性
常用光量
光通量,照度和光出度,光强,亮度,
人眼的视觉特性
视觉惰性,闪烁,视角
五、彩学基础
1.三基原理
自然界任何一种颜均可表示为三个确定的相互独立的基的线性组合。
2.颜的特性
亮度:各种颜的光对人眼所引起的视觉强度,与光的辐射功率有关。
调:颜的类别,即红橙黄绿青蓝紫。
饱和度:表示颜光所呈现的颜深浅程度(或纯度)。单光饱和度为100%。饱和度越高,颜越深;反之越浅。
度:调和饱和度统称为度,指的是什么颜,颜深浅,性质差异的感觉。
六、显示器件的性能指标
1. 工作电压和消耗电流
2. 画面尺寸
3. 分辨率,分辨率(Resolution)指构成图像的像素和,即屏幕包含的像素多少。
4. 亮度(辉度)
亮度:在垂直于光束传播方向上,单位面积上的发光强度,单位是cd/m2。
辉度:用来评价主动发光型显示器件的发光强度,主动发光型显示器件的辉度为100-1000cd/m2。
5. 对比度
显示对比度又简称对比度,是显示部位的辉度与非显示部位的辉度之比。
6.灰度(深浅可调节性)
灰度指画面上亮度等级的差别,亮度的21/2倍的发光强度的变化等级来表示。
7. 响应时间
响应时间指各像素点对输入信号反应的速度,即像素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间。
8. 像素
像素是组成显示图像的最小单元,有固定笔画型格式和点阵格式。
9. 显示
主动发光型显示器所发光的颜以及非主动显示器透射光及反射光的颜称为显示。显示由显示原理和显示材料决定的,可分为黑白、单、多和彩等。
10.工作寿命
11.存储功能
一、发光机理
1. 光致发光
(1)定义:在外界光源照射下,物体从中获得能量,产生激发导致发光的现象。
(2)光致发光的主要过程:
光吸收:能级间跃迁
能量传递:通过激发态的运动实现
光发射:能级间跃迁
(3)光致发光的应用
①照明光源。
②平板显示。
③磷光和荧光(自发辐射)。
④科研用途:PL谱
2. 电致发光
钢丝扣(1)定义:又称为电场发光,简称EL,是通过加在两电极的电压产生电场,被电场激发的电子碰击发光中心,而导致电子阶级的跃进、变化、复合导致发光的现象。其为冷光。(2)电致发光的特点
两个基本形式:1.载流子注入晶体中及随后的复合所引起;2.由于粉末材料在强电场作用下通过碰撞电离激发而产生。
1). 直接将电能转换为光能,没有中间形式的能量转换
2).发光体是整个电路的一部分
3).样品本身及样品上电致发光的不均匀性
4).非平衡载流子的复合过程受到电场的控制
5) .交变电场激发时,载流子周期性到表面,因此与光致发光比,表面陷阱和复合中心作用增大,影响效率。
(4)电致发光的应用
①固态光源②平板显示③科研用途:EL谱外墙保温用锚栓
3. 阴极射线致发光
(1)定义:
阴极射线或高能电子束入射到发光材料表面,大部分都可进入材料内部。产生速度越来越低的“次级”电子,直到发光体中出现大量的能量在几电子伏到十几电子伏的低速电子。这些低能量的电子离化或激发发光中心引起的发光。
(2)应用:
显示:CRT电视、雷达、示波器、计算器的荧光屏
科研用途:分析手段来研究物质的结构和成分(CL谱)
二、光电显示的物理学基础
半导体的辐射跃迁
伴随有发射光子的电子跃迁称为辐射跃迁
(1)本征辐射跃迁:电子从导带跃迁到价带。
导卫1)直接辐射跃迁。2)间接辐射跃迁
直接跃迁和间接跃迁:直接跃迁几率比间接跃迁几率大得多。发光器件多采用直接跃迁半导体。
(2)激子辐射复合
1)自由激子复合2)束缚激子复合
(3)能带与杂质能级之间的辐射跃迁
1)浅跃迁
结果:复合时只有极小部分能量转变为光能。
2)深跃迁
半导体的无辐射复合
(1)俄歇复合
(2) 通过缺陷或掺杂物的复合
(3) 多声子复合
四、光电显示材料及特性
从机理上可以将其分为发光和受光显示材料。
1.发光显示材料利用光发射直接进行显示
1) 电子束激发材料,包括阴极射线发光材料,真空荧光材料,场发射显示材料等
2) 光激发材料,包括等离子体显示材料,荧光灯材料等
3) 电场激发材料,包括电致发光材料,发光二极管材料等
发光二极管(LED)
对于可见光区的发光,要求 E g 1.8eV,同时具备:
I. 导电性容易控制
II. 对发射光的透明性好
III. 发光跃迁几率高
2.受光显示材料:利用电场作用下材料的光学性能的变化实现显示,通过反射、散射、干涉等现象,对其它光源所发出的光进行控制,即通过光交换进行显示。
一、CRT显示技术的发展
三个阶段:
混凝土泊松比
(1)第一阶段几乎只用来观察波形,很少有实际应用的例子。
(2)第二阶段与黑白电视、彩电视急剧普及和发展的历史完全一致。
(3)第三阶段则与计算机发展的历史重叠。随着电子符号发生器的开发和IC/LSI技术高速发展,CRT显示器迅速普及。
二、CRT显示器基本结构
CRT主要由电子(electron gun)、偏转线圈(deflection coils)、荫罩(shadow mask)、荧光粉层(phosphor)和玻璃外壳五部分组成。
(3)荧光屏
要求发光亮度和发光效率足够高,发光光谱适合人眼观察,图像分辨率高、传递效果好,余辉时间适当,力学性能、化学性能和热稳定性好,寿命高。荧光屏由涂覆在玻壳内的荧光粉层和叠于荧光粉层上的铝膜共同组成。
四、CRT显示器的特点
CRT最大的优势在于高的性价比以及大画面高密度显示,同时还具有一系列优点:
1.价格低
2.亮度高
3.对比度高
4.域广
5.分辨率高
6.响应速度快
7.视角宽(接近170°)
8.显示板式可灵活变化(4:3/16:9)
9.寿命长(一般在10000h以上)
当然也有缺点:
1.体积大、笨重
2.驱动电压高
3.寻址方式不是采用矩阵寻址,因而图像会出现畸变
五、CRT显示器的性能指标
1. 像素和分辨率
2. 点距和栅距
点距(DOT PITCH)是显像管最重要的技术参数之一,单位为毫米。一般公认的点距定义是荧光屏上两个最临近的同荧光点的直线距离,即两个红(或绿、蓝)像素单元之间的距离。
3. 场频、行频及视频带宽
沟槽式
视频带宽是指每秒钟电子扫描过图像点的个数,以兆赫兹为单位。
4. 刷新率
5. 屏幕尺寸和最大可视面积
6. 温
7. 亮度
8. 对比度
9. 灰度
10. 余辉时间
一、液晶的特性
1.分类
溶致液晶:某些有机物溶解在水或有机溶剂中显示出液晶态。
热致液晶:某些有机物要在一定的温度范围内呈现出液晶状态。近晶相液晶,又称层状
液晶;向列相液晶,又称丝状液晶;胆甾相液晶,也称螺旋状液晶
2.液晶的物理特性
1)液晶的有序参量
2)液晶的各向异性
3.液晶的光学特性
⑴能使入射光的前进方向向液晶分子长轴的方向偏转;
⑵使入射光的偏振状态,及偏振方向发生变化;
⑶使入射的左旋及右旋偏振光产生对应的透过或反射。
⑷施加电场引起分子排列的变化
三、液晶显示器件的工作原理
1. 液晶的基本显示原理
液晶的物理特性是:当通电时导通,排列变得有序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透,从技术上说,液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材,中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时,液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或使光束顺利通过。
四、液晶显示器件的分类和驱动
根据液晶驱动方式分类,可将目前LCD产品分为扭曲向列(TN)型、超扭曲向列(STN)型及薄膜晶体管(TFT)型3大类。
2.  液晶显示器件的驱动
LCD驱动方式有静态、动态(多路或简单矩阵)、有源矩阵方式以及光束扫描4种方式。
五、液晶显示的技术参数、特点及发展
1.液晶显示器的技术参数
1)可视面积
2)点距,28(0.28mm)、点26(0.26mm)、点25(0.25mm)
3)可视角度
4)亮度,200~250 cd/m2
5)响应时间,20 ms左右
7)对比度
8 )分辨率
一、等离子体显示技术的工作原理
PDP的主要优点可以概括为:
固有的存储性能,高亮度,高对比度,能随机书写与擦除,长寿命,大视角以及配计算机时优秀的相互作用能力。
等离子体显示单元的发光过程分为4个阶段。
(1)预备放电:给扫描/维持电极和维持电极之间加上电压,使单元内的气体开始电离形成放电的条件
(2)开始放电:接着给数据电极与扫描/维持电极之间加上电压,单元内的离子开始放电
空调外机隔音板(3)放电发光与维持发光:去掉数据电极上的电压,给扫描/维持电极和维持电极之间加上交流电压,使单元内形成连续放电,从而可以维持发光
(4)消去放电:去掉加到扫描/维持电极和维持电极之间的交流信号,在单元内变成弱的放电状态,等待下一个帧周期放电发光的激励信号
PDP按照引起放电时施加电压的方式不同,可分类为
AC(交流)型PDP
DC(直流)型PDP
二、等离子体显示技术的特点与性能指标
1.等离子体显示器件的特点
高亮度和高对比度。亮度达到330~850 cd/m2;对比度达到3000︰1。
纯平面图像无扭曲
超薄设计、超宽视角
具有齐全的输入接口,可接驳市面上几乎所有的信号源。
外界的电磁干扰,如马达、扬声器,甚至地磁场等,对PDP等离子体的图像没有影响
环保无辐射。
散热性能好,低噪声。以下为缺点:
功耗大,不便于采用电池

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