第7章-電光轉(zhuǎn)換現(xiàn)象與發(fā)光及圖像顯示器件

1、第7章 電光轉(zhuǎn)換現(xiàn)象與發(fā)光及圖像顯示器件光電子技術(shù)基礎(chǔ)厚德博學(xué) 求實(shí)創(chuàng)新l目前主要的平板顯示器包括目前主要的平板顯示器包括: 陰極射線管陰極射線管CRT (Cathode ray tube) 等離子體顯示板等離子體顯示板PDP (Plasma display panel) 液晶顯示器液晶顯示器LCD (Liquid crystal displays)屬于被動顯示也屬于被動顯示也就是非輻射顯示就是非輻射顯示 場發(fā)射顯示器場發(fā)射顯示器FED (Field emission displays) 有有機(jī)電致發(fā)光顯示器機(jī)電致發(fā)光顯示器OLED (Organic light-emitting diode

2、displays ) 平板顯示器的種類平板顯示器的種類7.1 發(fā)光二極管發(fā)光二極管7.1.1 發(fā)光二極管的工作原理及結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的工作原理及結(jié)構(gòu) lLED的全稱Light Emitting Diode,即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。LED工作原理工作原理內(nèi)容 LED（Light Emitting Diode）就是發(fā)光二極管，屬于一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件。它由兩個半導(dǎo)體（P型和N型半導(dǎo)體）和中間一個有源層組成。當(dāng)它兩端加上正負(fù)電壓時

3、，電子開始移動并和空穴（帶正電的離子）結(jié)合產(chǎn)生輻射光，即直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED器件結(jié)構(gòu)器件結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)高光效高節(jié)能光源快速響應(yīng)光源方向性好光色多，運(yùn)行成本低壽命長，燈具結(jié)構(gòu)合理安全性高環(huán)保7.1.2 發(fā)光二極管的特性及技術(shù)發(fā)光二極管的特性及技術(shù)LED驅(qū)動電源技術(shù)驅(qū)動電源技術(shù)l1. 低電壓驅(qū)動l2. 過度電壓驅(qū)動l3. 高電壓驅(qū)動l4. 市電驅(qū)動 無論是哪一種驅(qū)動，LE照明主要是有恒壓和恒流的區(qū)別，目前恒壓設(shè)計(jì)會危害LED的未來發(fā)展，恒壓方式也是暫時的過渡，很快會被恒流技術(shù)取代。LED的配光技術(shù)的配光技術(shù)lLED的配光技術(shù)主要是指LED的光學(xué)設(shè)計(jì)，包括LED的初次光學(xué)設(shè)計(jì)和二次光學(xué)設(shè)計(jì)。l二次

4、光學(xué)設(shè)計(jì)涉及的配光器件分為聚光和反射兩類。聚光器件包括：聚光透鏡和聚光杯。反射鏡繼續(xù)沿用傳統(tǒng)光源燈具的設(shè)計(jì)。l散熱技術(shù)一直是LED的主要關(guān)注問題之一，光源的工作溫度與其工作壽命密切相關(guān)。l大功率LED散熱封裝技術(shù)分為：高散熱封裝結(jié)構(gòu)和覆晶式封裝結(jié)構(gòu)。 LED廠商在散熱封裝上的具體做法包括降低封裝的熱阻抗、改善晶片外形、采用小型晶粒、改用矽質(zhì)封裝材料與陶瓷材料、改善LED的封裝方法等。LED的散熱技術(shù)的散熱技術(shù)7.1.3 LED的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域LED的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域7.2 液晶顯示器（液晶顯示器（LCD）什么是液晶？ 液晶態(tài)物質(zhì)既具有液體的流動性和連續(xù)性，又保留了晶體的有序排列性， 物理

5、上呈現(xiàn)各向異性。液晶顯示器（液晶顯示器（LCD）液晶的發(fā)展歷史液晶的發(fā)展歷史1850年年 普魯士醫(yī)生魯?shù)婪蚍茽柦B（Rudolf Virchow）等人就發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維的萃取物中含有一種不尋常的物質(zhì)。 1877年年 德國物理學(xué)家奧拓雷曼（Otto Lehmann）運(yùn)用偏光顯微鏡首次觀察到了液晶化的現(xiàn)象。 1883年年3月月14日日 植物生理學(xué)家斐德烈萊尼澤（Friedrich Reinitzer）觀察到膽固醇苯甲酸酯在熱熔時有兩個熔點(diǎn)。 1888年年 萊尼澤反復(fù)確定他的發(fā)現(xiàn)后，向德國物理學(xué)家雷曼請教。當(dāng)時雷曼建造了一座具有加熱功能的顯微鏡去探討液晶降溫結(jié)晶之過程，而從那時開始，雷曼的精力完全集中在該

6、物類物質(zhì)。 1888年年 出版分子物理學(xué)，特別值得一提的是，在書中首次提出了顯微鏡學(xué)研究方法，通過對晶體顯微鏡和用它所作的觀察。 20世紀(jì)世紀(jì) 化學(xué)家伏蘭德（D. Vorlander）的努力由聚集經(jīng)驗(yàn)使他能預(yù)測哪一類的化合物最可能呈現(xiàn)液晶特性，然后合成取得該等化合物質(zhì)，于是雷曼關(guān)于液晶的理論被證明。 1922年年 法國人弗里德（G. Friedel）仔細(xì)分析當(dāng)時已知的液晶，把他們分為三類：向列型（nematic）、層列型（smectic）、膽固醇（cholesteric）。 1930-1960年年 在弗里德之后，液晶研究暫時進(jìn)入低谷。主要是由于當(dāng)時沒有發(fā)現(xiàn)液晶的實(shí)際應(yīng)用。但是，在此期間，半導(dǎo)體

7、電子工業(yè)卻獲得了長足的發(fā)展。為使液晶能在顯示器中的應(yīng)用，透明電極的圖形化以及液晶與半導(dǎo)體電路一體化的微細(xì)加工技術(shù)必不可缺。隨著半導(dǎo)體工業(yè)的進(jìn)步，這些技術(shù)已趨向成熟。 液晶的發(fā)展歷史液晶的發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代，隨著半導(dǎo)體集成電路（integrated circuit）技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的小型化。上述技術(shù)的進(jìn)步，對于在液晶顯示裝置（display）中的應(yīng)用是必不可少的，隨著材料科學(xué)和材料加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及新型顯示模式和驅(qū)動技術(shù)的開發(fā)，液晶顯示技術(shù)獲得了快速發(fā)展。 液晶的發(fā)展歷史液晶的發(fā)展歷史20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代 隨著半導(dǎo)體集成電路（integrated circuit

8、）技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的小型化。 1968年年任職美國RCA公司的G.H.Heilmeier發(fā)表采用DS（dynamic scattering，動態(tài)散射）模式的液晶顯示裝置。在此之后，美國企業(yè)最早開始了數(shù)字式液晶手表實(shí)用化的嘗試。 1971年年 一家瑞士公司制造出了第一臺液晶顯示器。液晶的發(fā)展歷史液晶的發(fā)展歷史7.2.1 液晶的分類和特性液晶的分類和特性近晶相液晶（近晶相液晶（S型）型）l近晶相液晶由棒狀或條狀分子組成，分子排列成層狀，層近晶相液晶由棒狀或條狀分子組成，分子排列成層狀，層內(nèi)分子長軸互相平行，其方向垂直于層面，或與層面傾斜內(nèi)分子長軸互相平行，其方向垂直于層面，或與層面

9、傾斜排列。因分子排列整齊，其規(guī)整性接近晶體，具有二維有排列。因分子排列整齊，其規(guī)整性接近晶體，具有二維有序，層內(nèi)分子之間作用力大，層間分子作用力小，每層厚序，層內(nèi)分子之間作用力大，層間分子作用力小，每層厚度約度約23。近晶液晶粘度大，分子不易轉(zhuǎn)動，即響應(yīng)速。近晶液晶粘度大，分子不易轉(zhuǎn)動，即響應(yīng)速度慢，一般不宜作顯示器件。度慢，一般不宜作顯示器件。向列相液晶（向列相液晶（N型）型）l向列相液晶由長、徑比很大的棒狀分子組成，分子質(zhì)向列相液晶由長、徑比很大的棒狀分子組成，分子質(zhì)心沒有長程有序性，具有類似于普通液體的流動性，心沒有長程有序性，具有類似于普通液體的流動性，分子不能排列成層，能上下、左右、

10、前后滑動，只在分子不能排列成層，能上下、左右、前后滑動，只在分子長軸方向上保持相互平行或近似平行。分子長軸方向上保持相互平行或近似平行。膽甾相液晶（膽甾相液晶（CH）l這是一種分子成扁平層狀排列的液晶材料，層內(nèi)分子互相這是一種分子成扁平層狀排列的液晶材料，層內(nèi)分子互相平行，分子長軸平行于層平面，不同層的分子長軸方向稍平行，分子長軸平行于層平面，不同層的分子長軸方向稍有變化，沿層的法線方向排列成螺旋狀結(jié)構(gòu)。有變化，沿層的法線方向排列成螺旋狀結(jié)構(gòu)。l向列相液晶與膽甾相液晶可以互相轉(zhuǎn)換，在向列相液晶中向列相液晶與膽甾相液晶可以互相轉(zhuǎn)換，在向列相液晶中加入旋光材料，會形成膽甾相，在膽甾相液晶中加入消旋

11、加入旋光材料，會形成膽甾相，在膽甾相液晶中加入消旋光向列相材料，能將膽甾相轉(zhuǎn)變成向列相。光向列相材料，能將膽甾相轉(zhuǎn)變成向列相。l膽甾相液晶在顯示技術(shù)中很有用，膽甾相液晶在顯示技術(shù)中很有用，TNTN、STNSTN、相變、相變(Pc)(Pc)顯顯示都是在向列相液晶中加入不同比例的膽甾相液晶而獲得示都是在向列相液晶中加入不同比例的膽甾相液晶而獲得的。的。膽甾相液晶（膽甾相液晶（CH）扭曲向列型液晶顯示器扭曲向列型液晶顯示器(TN-LCD)l液晶分子沿面排列，分子長軸在上下基板之間連續(xù)扭曲液晶分子沿面排列，分子長軸在上下基板之間連續(xù)扭曲90，夾入兩電極基板之間，制成液晶盒，自然光經(jīng)起偏，夾入兩電極基板

12、之間，制成液晶盒，自然光經(jīng)起偏器變成直線偏振光，入射到液晶盒內(nèi)，被扭曲器變成直線偏振光，入射到液晶盒內(nèi)，被扭曲90，并通，并通過下基板外的偏光軸與起偏器垂直的檢偏器，透光；當(dāng)兩過下基板外的偏光軸與起偏器垂直的檢偏器，透光；當(dāng)兩電極之間加上一定的電壓時，液晶分子轉(zhuǎn)動，最終成與基電極之間加上一定的電壓時，液晶分子轉(zhuǎn)動，最終成與基板成垂直排列，入射到液晶盒內(nèi)的偏振光，未被扭曲，不板成垂直排列，入射到液晶盒內(nèi)的偏振光，未被扭曲，不能通過檢偏器，不透光。能通過檢偏器，不透光。TN分子排布與通過光示意圖分子排布與通過光示意圖扭曲向列型液晶顯示器扭曲向列型液晶顯示器(TN-LCD)l由于由于TN利用的是旋光

13、特性，入射線偏振光利用的是旋光特性，入射線偏振光通過液晶層后也必須是線偏振光，因此，通過液晶層后也必須是線偏振光，因此，光程差應(yīng)滿足：光程差應(yīng)滿足： dn/2 l一般一般d=10um n=0.20.4 dn=24um0.380.76um(可見光范圍可見光范圍)扭曲向列型液晶顯示器扭曲向列型液晶顯示器(TN-LCD)lTN-LCD是目前最普通的一種液晶顯示器，結(jié)構(gòu)簡單，工是目前最普通的一種液晶顯示器，結(jié)構(gòu)簡單，工藝成熟，性能、壽命極其穩(wěn)定，價(jià)格非常便宜。但由于它藝成熟，性能、壽命極其穩(wěn)定，價(jià)格非常便宜。但由于它的不陡的電光特性，在點(diǎn)陣顯示方式下交叉效應(yīng)嚴(yán)重，一的不陡的電光特性，在點(diǎn)陣顯示方式下交

14、叉效應(yīng)嚴(yán)重，一般只實(shí)用于靜態(tài)或四路以下的動態(tài)段式顯示中，目前最好般只實(shí)用于靜態(tài)或四路以下的動態(tài)段式顯示中，目前最好的的TN液晶器件也只能實(shí)現(xiàn)液晶器件也只能實(shí)現(xiàn)816路驅(qū)動顯示。此外，響應(yīng)路驅(qū)動顯示。此外，響應(yīng)速度慢、視角窄也是它的主要缺點(diǎn)。速度慢、視角窄也是它的主要缺點(diǎn)。l由于以上缺點(diǎn)，由于以上缺點(diǎn)，TN-LCD一般只能用于液晶手表、計(jì)算器、一般只能用于液晶手表、計(jì)算器、電子鐘、數(shù)字儀表等低檔電子產(chǎn)品中。電子鐘、數(shù)字儀表等低檔電子產(chǎn)品中。超扭曲向列液晶顯示器件（超扭曲向列液晶顯示器件（STNLCD）l超扭曲液晶顯示器件的電光特性非常陡峭，這大大提高了超扭曲液晶顯示器件的電光特性非常陡峭，這大大

15、提高了它的多路驅(qū)動能力，當(dāng)扭曲角它的多路驅(qū)動能力，當(dāng)扭曲角270時，曲線的陡度趨時，曲線的陡度趨于無限大，理論上可以驅(qū)動無數(shù)路，實(shí)際上工作于于無限大，理論上可以驅(qū)動無數(shù)路，實(shí)際上工作于1/480占空比下沒有問題。占空比下沒有問題。STNLCD這種優(yōu)良的特性大大擴(kuò)展這種優(yōu)良的特性大大擴(kuò)展了液晶顯示器件的應(yīng)用領(lǐng)域，自了液晶顯示器件的應(yīng)用領(lǐng)域，自1984年發(fā)明這種顯示器件年發(fā)明這種顯示器件以來，以來，STNLCD在初期的筆記本電腦、文字處理機(jī)、復(fù)在初期的筆記本電腦、文字處理機(jī)、復(fù)印機(jī)、高檔儀表及其他需要漢字、圖形顯示的領(lǐng)域被廣泛印機(jī)、高檔儀表及其他需要漢字、圖形顯示的領(lǐng)域被廣泛的采用。目前應(yīng)用領(lǐng)域最

16、大的是手機(jī)和的采用。目前應(yīng)用領(lǐng)域最大的是手機(jī)和PDA等通信產(chǎn)品，等通信產(chǎn)品，大部分手機(jī)都采用了單色或彩色大部分手機(jī)都采用了單色或彩色STNLCD。液晶的光學(xué)及電學(xué)特性液晶的光學(xué)及電學(xué)特性l1. 介電系數(shù) ：l2. 折射率系數(shù)：l3. 其他特性：液晶除了上述兩個主要特性外，還包含彈性常數(shù)、黏性系數(shù)、磁化率、電導(dǎo)系數(shù)等電學(xué)特性。7.2.2 TFT液晶顯示器的物理結(jié)構(gòu)和工作原理液晶顯示器的物理結(jié)構(gòu)和工作原理TFT液晶顯示器的物理結(jié)構(gòu)和工作原理液晶顯示器的物理結(jié)構(gòu)和工作原理7.2.3 液晶顯示器的制造工藝液晶顯示器的制造工藝彩色濾光器組件玻璃基板加工工藝彩色濾光器組件玻璃基板加工工藝彩色濾光器組件玻璃

17、基板加工工藝彩色濾光器組件玻璃基板加工工藝模塊裝配工藝模塊裝配工藝TAB和和COG連接方式連接方式ACF的連接方式的連接方式7.2.4 液晶的性能及光學(xué)特性液晶的性能及光學(xué)特性液晶的雙折射和光學(xué)性質(zhì)：液晶的雙折射和光學(xué)性質(zhì)：液晶的主要特征之一是呈現(xiàn)光學(xué)單軸晶體性液晶的主要特征之一是呈現(xiàn)光學(xué)單軸晶體性能。在給定一個波法線方向后，可以有兩種能。在給定一個波法線方向后，可以有兩種折射率不同、振動方向互相垂直的光波，即折射率不同、振動方向互相垂直的光波，即o o光和光和e e 光，他們都是線偏振光。光，他們都是線偏振光。在向列相液晶及近晶相液晶中在向列相液晶及近晶相液晶中 n n0 0= n= n n

18、 ne e= n= n n ne enn0 0 n n = n = ne e- n- no o 00液晶顯示器的主要性能電光特性液晶顯示器的主要性能電光特性l在在TN液晶顯示器中，如果在液晶盒兩面放置相互正交的液晶顯示器中，如果在液晶盒兩面放置相互正交的偏振片，在不加電壓時，透光強(qiáng)度最大，隨著電壓增加，偏振片，在不加電壓時，透光強(qiáng)度最大，隨著電壓增加，透光強(qiáng)度減弱，此特性稱為正性電光特性；若兩面放置的透光強(qiáng)度減弱，此特性稱為正性電光特性；若兩面放置的偏振片相互平行時，則電光曲線正好相反，此特性稱為負(fù)偏振片相互平行時，則電光曲線正好相反，此特性稱為負(fù)性電光特性。性電光特性。l（1）閾值電壓）閾值

19、電壓Vth ：透光強(qiáng)度變化：透光強(qiáng)度變化10時的電壓，時的電壓，TN的的Vth一般為一般為13Vl（2）飽和電壓）飽和電壓VS ：透光強(qiáng)度變化：透光強(qiáng)度變化90時的電壓，飽和電時的電壓，飽和電壓越低，越易獲得好的顯示效果，功耗也可以降低壓越低，越易獲得好的顯示效果，功耗也可以降低l（3）對比度：）對比度： Tmax/Tminl TN、STN對比度對比度 5：120：1 l TFT對比度對比度 250：1300：1l（4）陡度）陡度和和l VS/VTHl = VTH/ (VS-VTH)=1/(1-)l VS越接近越接近VTH，電光曲線越陡，電光曲線越陡，趨于趨于1，掃描線數(shù)可以越多，掃描線數(shù)可以

20、越多，l TN 1.41.6，只能實(shí)現(xiàn)，只能實(shí)現(xiàn)816路驅(qū)動，路驅(qū)動，l STN 1.021.2，可以實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)128240路驅(qū)動。路驅(qū)動。液晶顯示器的主要性能電光特性液晶顯示器的主要性能電光特性對比度與視角對比度與視角l如圖所示如圖所示,液晶液晶的對比度隨視的對比度隨視角變化很厲害角變化很厲害,當(dāng)當(dāng)Cr=2時時,圖象圖象勉強(qiáng)可辨勉強(qiáng)可辨, Cr=5時時, 圖象圖象就很清晰了。就很清晰了。7.3 等離子體顯示器（等離子體顯示器（PDP） 什么是等離子顯示器？是利用惰性氣體（稀有氣體）在一定電壓的作用什么是等離子顯示器？是利用惰性氣體（稀有氣體）在一定電壓的作用下產(chǎn)生氣體放電，形成等離子體，

21、而直接發(fā)射可見光。或者發(fā)射真空紫外下產(chǎn)生氣體放電，形成等離子體，而直接發(fā)射可見光?；蛘甙l(fā)射真空紫外線（線（VUV）進(jìn)而激發(fā)光致發(fā)光熒光粉而發(fā)射可見光的一種主動發(fā)光型平板）進(jìn)而激發(fā)光致發(fā)光熒光粉而發(fā)射可見光的一種主動發(fā)光型平板顯示器。顯示器。1972年，年，Burroughs公司又研發(fā)出公司又研發(fā)出具有自掃描功能的具有自掃描功能的DC-PDP板板1995年年NHK與松下公司合作，采與松下公司合作，采用內(nèi)置電阻結(jié)構(gòu)制作出用內(nèi)置電阻結(jié)構(gòu)制作出107cm的高的高清清DC-PDP7.3.1 等離子體的發(fā)展史（等離子體的發(fā)展史（DC-PDP）美國伊利諾斯大學(xué)美國伊利諾斯大學(xué)Bitzer教授等人研制出了教授

22、等人研制出了AC-PDP等離子體的發(fā)展史等離子體的發(fā)展史l彩色彩色PDP的研究開始于的研究開始于70年代中期，直到年代中期，直到90年代，才突破年代，才突破了彩色化、亮度和壽命等問題，進(jìn)入到實(shí)用化階段。其原了彩色化、亮度和壽命等問題，進(jìn)入到實(shí)用化階段。其原因在于放電產(chǎn)生的離子轟擊熒光粉導(dǎo)致其老化速度快，壽因在于放電產(chǎn)生的離子轟擊熒光粉導(dǎo)致其老化速度快，壽命短，直到命短，直到90年代末，共有年代末，共有3種主流的種主流的PDP放電方式，對放電方式，對向放電（向放電（ACM）、表面放電型（）、表面放電型（ACC）、脈沖存儲式直）、脈沖存儲式直流驅(qū)動型。流驅(qū)動型。等離子體的發(fā)展史等離子體的發(fā)展史7.

23、3.2 PDP的分類的分類l直流型(DC-PDP)：電極與氣體直接接觸的。l交流型(AC-PDP)：電極用覆蓋介質(zhì)層與氣體相隔離。l對向放電型l表面放電型AC-PDP基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)l對向放電型：兩組電極分別制作在前后基板上，且彼此正交，每個交叉點(diǎn)形成一個放電單元，維持放電在前后基板間進(jìn)行。l表面放電型(以三電極表面放電AC-PDP為例)：顯示電極（含透明電極和匯流電極）制作在前基板上，尋址電極制作在后基板上并與顯示電極正交，一對顯示電極與一條尋址電極的交叉區(qū)域就是一個放電單元，維持放電在兩組顯示電極間進(jìn)行。l介質(zhì)保護(hù)膜：用于延長顯示器壽命，增加工作電壓穩(wěn)定性，降低器件的著火電壓。AC-PDP

24、基本原理基本原理PDP的子場驅(qū)動波形的子場驅(qū)動波形AC-PDP單元的放電過程單元的放電過程7.3.3 等離子體顯示器的特性及應(yīng)用等離子體顯示器的特性及應(yīng)用lPDP的特性：的特性：l易于實(shí)現(xiàn)薄型大屏幕易于實(shí)現(xiàn)薄型大屏幕：前后基板間隙不到：前后基板間隙不到200m，PDP屏自身厚度不到屏自身厚度不到1cm。l具有高速響應(yīng)特性具有高速響應(yīng)特性：氣體放電的物理過程，：氣體放電的物理過程，“開開”、“關(guān)關(guān)”速度在速度在s量量級，故掃描線數(shù)和像素?cái)?shù)幾乎不受限制，特別適合大屏幕高分辨力和運(yùn)級，故掃描線數(shù)和像素?cái)?shù)幾乎不受限制，特別適合大屏幕高分辨力和運(yùn)動圖像的顯示。動圖像的顯示。l可實(shí)現(xiàn)全彩色顯示可實(shí)現(xiàn)全彩色

25、顯示：VUV激勵紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉發(fā)光，并采用時激勵紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉發(fā)光，并采用時間調(diào)制灰度控制，可獲得與間調(diào)制灰度控制，可獲得與CRT同樣寬的色域。同樣寬的色域。l視角寬視角寬，可達(dá)，可達(dá)160：與：與CRT相同的寬視角。相同的寬視角。l伏安特性非線性強(qiáng)，具有很陡的閾值特性伏安特性非線性強(qiáng)，具有很陡的閾值特性：非尋址單元幾乎不發(fā)光，故：非尋址單元幾乎不發(fā)光，故對比度高。對比度高。l具有存儲功能具有存儲功能：可使掃描線數(shù)達(dá)到：可使掃描線數(shù)達(dá)到1000線以上也不會引起屏幕亮度顯著線以上也不會引起屏幕亮度顯著下降。下降。l無圖像畸變，不受磁場干擾無圖像畸變，不受磁場干擾：精細(xì)制作的放電單

26、元在全屏各處一致。：精細(xì)制作的放電單元在全屏各處一致。l應(yīng)用的環(huán)境范圍寬應(yīng)用的環(huán)境范圍寬：結(jié)構(gòu)整體性好，抗震能力強(qiáng)，可在寬溫度濕度范圍：結(jié)構(gòu)整體性好，抗震能力強(qiáng)，可在寬溫度濕度范圍內(nèi)工作，且有電磁干擾、沖擊等惡劣條件下均可正常工作。內(nèi)工作，且有電磁干擾、沖擊等惡劣條件下均可正常工作。l工作于全數(shù)字化模式工作于全數(shù)字化模式：提高了彩色圖像的穩(wěn)定性，利于數(shù)字化電視、多：提高了彩色圖像的穩(wěn)定性，利于數(shù)字化電視、多媒體終端的要求。媒體終端的要求。l長壽命長壽命。lPDP的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域l當(dāng)屏幕壁掛電視、高清晰度電視和多媒體顯示器l商業(yè)和公共信息顯示l軍事指揮、工業(yè)控制等方面的應(yīng)用lPDP的發(fā)展?fàn)顩r

27、和市場展望l產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩rl市場展望lPDP技術(shù)的發(fā)展趨勢7.4 有機(jī)電致發(fā)光顯示器有機(jī)電致發(fā)光顯示器 OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（，即有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode），又稱），又稱為有機(jī)電激光顯示（為有機(jī)電激光顯示（Organic Electroluminesence Display, OELD）。）。7.4.1 OLED發(fā)展史發(fā)展史 荷蘭荷蘭Philips、美國、美國Uniax、杜邦、杜邦、Sharp、Motorola等也都把等也都把有機(jī)電致發(fā)光顯示器作為下一代實(shí)用化平板顯示器加以開發(fā)有機(jī)電致發(fā)光顯示器作為下一代實(shí)用化平板顯示器加以開發(fā)。OLED發(fā)展

28、史發(fā)展史l1963年，Pope等人以電解質(zhì)溶液為電極，在蒽單晶的兩側(cè)加400V直流電壓時，觀察到了蒽的藍(lán)色電致發(fā)光。l1969年，Dresner等人在有機(jī)EL器件中引入了固體電極l1973年，Vityuk等人以真空沉積的蒽薄膜替代了單晶l1982年，P.S.Vincett等人使用鋁和金作為陰極和陽極，0.6的蒽薄膜作為發(fā)光層制作了有機(jī)EL器件，驅(qū)動電壓大大降低(30V左右)，但是這時的器件壽命還很短，發(fā)光效率很低OLED發(fā)展史發(fā)展史l1987年，美國Eastman Kodak公司的C.W.Tang等人研制出綠光l1990年，英國劍橋大學(xué)J.H.Burroughs等人研制出黃綠光l1993年，N

29、.C.Greenham等人在兩層聚合物間插入另一層聚合物實(shí)現(xiàn)載流子匹配注入，發(fā)光量子效率提高了20倍，這不僅拓寬了對OLED器件機(jī)制的理解且預(yù)示著OLED開始走向產(chǎn)業(yè)化l1995年，日本先鋒公司率先報(bào)道了單色綠光256x64點(diǎn)陣的OLED顯示器，并于1997年成功用于汽車顯示面板OLED發(fā)展史發(fā)展史l1995年，日本先鋒公司率先報(bào)道了單色綠光256x64點(diǎn)陣的OLED顯示器，并于1997年成功用于汽車顯示面板l先鋒公司于1999年展示了有源矩陣驅(qū)動5.2 全彩色1/4VGA AM-OLED，2000年，柯達(dá)與其合作伙伴日本三洋公司采用低溫多晶硅薄膜驅(qū)動有機(jī)電致發(fā)光顯示器，制成了5.5 全彩色V

30、GA AM-OLED，該器件僅有一個硬幣厚l2001年，Sony又推出13 全彩色AM-OLED，東芝公司首次采用噴墨印刷技術(shù)制作成功2.8全彩色聚合物AM-OLEDOLED發(fā)展史發(fā)展史7.4.2 有機(jī)電致發(fā)光顯示器的工作原理有機(jī)電致發(fā)光顯示器的工作原理 有機(jī)電致發(fā)光顯示器的發(fā)光原理有機(jī)電致發(fā)光顯示器的發(fā)光原理7.4.3 有機(jī)電致發(fā)光顯示器材料有機(jī)電致發(fā)光顯示器材料 制備制備OLED的材料種類很多，主要分為陽極材料、陰極材的材料種類很多，主要分為陽極材料、陰極材料、緩沖層材料、載流子傳輸材料和發(fā)光材料等幾大類。料、緩沖層材料、載流子傳輸材料和發(fā)光材料等幾大類。 應(yīng)用在有機(jī)電致發(fā)光器件中的有機(jī)染

31、料應(yīng)滿足以下四個條應(yīng)用在有機(jī)電致發(fā)光器件中的有機(jī)染料應(yīng)滿足以下四個條件：件：(l)具有較高的熒光量子效率；具有較高的熒光量子效率；(2)有紅、綠、藍(lán)色的發(fā)射有紅、綠、藍(lán)色的發(fā)射峰且發(fā)射峰要盡可能的窄，以便可以獲得較好的色純度；峰且發(fā)射峰要盡可能的窄，以便可以獲得較好的色純度；(3)穩(wěn)定性好，能夠進(jìn)行熱蒸發(fā)；穩(wěn)定性好，能夠進(jìn)行熱蒸發(fā)；(4)染料的吸收光譜與主體材料染料的吸收光譜與主體材料的發(fā)射光譜要有很好的重疊性，即主體材料與染料的能量適的發(fā)射光譜要有很好的重疊性，即主體材料與染料的能量適配，從主體材料到染料能夠有效地進(jìn)行能量的傳遞。配，從主體材料到染料能夠有效地進(jìn)行能量的傳遞。 有機(jī)電致發(fā)光顯

32、示器材料有機(jī)電致發(fā)光顯示器材料7.4.4 OLED性能參數(shù)性能參數(shù)亮度與亮度與電壓關(guān)系電壓關(guān)系發(fā)射光譜發(fā)射光譜發(fā)光亮度發(fā)光亮度發(fā)光效率發(fā)光效率發(fā)光色度發(fā)光色度壽命壽命電流與電壓關(guān)系電流與電壓關(guān)系國際照明委員會標(biāo)準(zhǔn)色度坐標(biāo)圖OLED光學(xué)參數(shù)光學(xué)參數(shù)7.4.5 有機(jī)電致發(fā)光顯示器的制備過程有機(jī)電致發(fā)光顯示器的制備過程有機(jī)電致發(fā)光顯示器的制備過程有機(jī)電致發(fā)光顯示器的制備過程7.5 其他顯示器其他顯示器7.5.1 場發(fā)射顯示器場發(fā)射顯示器 固體內(nèi)的電子由于受到原子核的吸引作用而被束縛在固固體內(nèi)的電子由于受到原子核的吸引作用而被束縛在固體內(nèi)部。在經(jīng)典物理理論中，只有當(dāng)外電場場強(qiáng)達(dá)到體內(nèi)部。在經(jīng)典物理理論中，只有當(dāng)外電場場強(qiáng)達(dá)到10的的8次方，才能讓電子克服原子核的吸引而發(fā)射出固體表面。次方，才能讓電子克服原子核的吸引而發(fā)射出固體表面。但是，按照量子力學(xué)，電子會發(fā)生隧穿效應(yīng)，也就是，電但是，按照量子力學(xué)，電子會發(fā)生隧穿效應(yīng)，也就是，電子能夠穿過比它的動能更高的勢壘。