信息显示复习材料.docx

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信息显示复习材料

信息显示技术复习材料

前言

（1）、信息显示，是为了将特定的信息向人们展示而使用的全部方法和手段。

（2）、信息技术有四个环节，即信息的获取、处理、传输、显示。

作为人机界面的“显示”即是人类最终吸收信息的主要手段。

（3）、显示器性能

1.画面尺寸：

一般用画面对角线的长度表示，单位用英寸或厘米。

1英寸＝2.54厘米

2.显示容量（分辨率）：

表示总像素数。

在彩色显示时，一般将RGB三点加起来表示一个像素。

3.亮度：

表示显示器的发光强度。

用每单位面积的亮度cd/m²表示

4.对比度：

用最大亮度和最小亮度之比来表示。

5.灰度等级：

最大亮度与最小亮度的中间灰度等级。

6.显示色数：

能够显示的颜色的总数。

用每个基色的灰度等级数相乘之积来表示。

7.响应速度：

用图像的前沿和后沿的时间来表示

8.视角：

一般用面向画面的上下左右的有效视场角度来表示。

9.功耗

10.体积

11.重量

第一章场致发射显示器FED（FieldEmittingDisplay）

摘要：

1、场发射理论。

P407-408

2、主要部件：

阴极、栅极、阳极、荧光粉、隔离子、封接剂、消气剂、绝缘层、玻璃基板、导电电极。

图7-1（P407）

3、FED基本原理。

P406-407

4、微尖阵列场发射阴极FEA结构、尖端效应。

（书P412）

5、FEA发射性能降低，FED中真空度维持（书P424）

6、荧光粉问题（P425）

7、FED基本种类（了解各种FED的基本特点）P426

（1）.Spindt尖锥结构FED

（2）.类金刚石薄膜FED

（3）.表面传导型FED（SED）

（4）.碳纳米管CNT-FED

（5）.MIM-FED、MISM-FED

问题讨论1

1、几种常见的电子发射。

（书P407）

所谓电子发射是指电子从阴极逸出进入真空或其它气体媒质中的过程。

表面势垒：

克服阻碍其逸出物体表面的力。

电子发射按照其获得外加能量的方式，即电子的受激发方式分为以下四种：

热电子发射，光电子发射，次级电子发射及场致电子发射。

1热电子发射：

增加发射体内部电子的能量使其获得超过表面势垒的能量得到的电子发射

2光电子发射：

即外光电效应，电子靠光辐射吸收光量子能量而逸出物体产生的发射；

3次级电子发射：

界外获得能量的电子穿入物体内部，把能量传递给物体内部的电子，使之逸出的发射方式；

4场致电子发射：

也称冷发射，在物体表面外加电场降低表面势垒而得到的电子发射。

2、增强场致电子发射的几个办法。

（书P412）

要得到较大的场发射，只有两个办法：

降低发射体的功函数或增加表面电场。

3、二极型和三极型结构的优缺点。

（书P430有提到）

二极型结构，阴极接地，阳极加正压。

电子从场发射源发出在阳极电压的加速下直接轰击荧光粉发光。

其制作简单，工艺上很易实现，但是需要高压驱动电路，且只能使用低压荧光粉，在性能上存在许多问题。

在二极结构中为了降低驱动电压，往往缩短阴极和阳极之间的距离。

但是阴极和阳极之间距离的减小限制了阳极电压值，这将影响荧光粉的发光亮度。

三极结构中增加了栅极，栅极作为调制极主要调节发射电流密度，栅极的引入将驱动电压和阳极电压分离可以减小降低驱动电压和实现高亮度之间的矛盾，由于栅极和阳极在阴极的同一侧，并且束散不很严重，有利于电子的发射并轰击荧光粉，实现低电压调制。

但三极型结构中发射电子的横向速度很大，导致电子发散角大，限制了显示器分辨率的提高。

4、目前为什么将平面型阴极型FED作为研究重点

问题讨论2

1、FED阴阳间距大小对显示性能的影响如何。

为了保证色纯，阴阳间距必须很小以避免电子束打到相邻粉条上。

过小的阴阳间距限制了阳极电压，从而限制了高效率的高压荧光粉的使用。

2、荧光粉厚度对显示性能的影响

角向色温差异……

3、FED显示屏中残留物质对发射的几个主要影响。

（书P424）

FED器件内部残余气体与发射阵列发生相互作用导致FEA发射性能的降低。

FEA发射性能下降在实验现象上表现为器件工作初期发射电流逐渐下降，而经过一定时间后又逐步趋于稳定。

一般来说,在器件真空度越高的情况下，发射电流下降速度越慢，下降幅度越小。

发射下降主要归结为4种原因：

发射体表面气体吸附；表面氧化；离子溅射；离子注入。

第二章等离子体显示器PDP（PlasmaDisplayPanel）

摘要：

1、PDP定义、分类、基本特点。

P272

2、气体放电、巴刑定理、着火电压P277

3、AC-PDP原理P288

AC-PDP结构P292

AC-PDP制造工艺P294

4、DC-PDP基本特点P329

问题讨论1

1、何谓等离子体？

等离子体：

正负电荷共存,处于电中性的放电气体的状态

2、气体放电型荧光灯的工作原理？

荧光灯是一种充有氩气的低气压汞蒸气的气体放电灯，荧光灯是通过引燃灯管内稀薄汞蒸气进行弧光放电，汞离子受激产生紫外线，激发灯管内壁涂层荧光粉发出可见光。

每一个放电灯都有相应的着火电压（又称击穿电压），只有当灯管两端电压超过着火电压，才有可能建立气体放电，将灯点亮。

在电路中必须要提供大于气体放电光源着火电压的电压发生装置，这就是启动器。

镇流器在起动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用。

（附启动原理：

当开关闭合后电源把电压加在起动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接通，于是镇流器线圈和灯管中的灯丝就有电流通过。

电路接通后，起动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。

在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同喧个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光。

日光灯开始发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作。

）

3、PDP的种类？

（1）AC交流等离子体显示：

放电电流为交流电流

（2）DC直流等离子体显示：

放电电流为直流电流

（3）SMPDP等离子体显示：

以金属荫罩代替传统的绝缘介质障壁。

具有制作工艺简单，易于实现大批量生产；放电电压低，亮度高，响应频率快的优点

4、PDP的优缺点？

优点：

（1）利用气体放电发光，为自发光型；

（2）放电间隙0.1-0.3mm，容易实现薄型化；

（3）容易实现多色化、全色化；

（4）容易实现大画面平面显示。

缺点：

（1）与LCD相比，功耗大；

（2）与CRT相比，彩色发光效率高；

（3）与LCD相比，驱动电压高。

问题讨论2

1、正常辉光放电的空间分布的分析？

书P281图

2、何谓巴邢定理？

如何利用巴邢定理来指导降低气体放电着火电压？

书P279

对于气体成分和电极材料一定、气体度均匀恒定的放电气体，其击穿电压与pd的乘积有关，改变pd时，击穿电压有一极小值。

3、为什么PDP存在低效率高功耗的现象？

等离子电视面板是由很多等离子体管（像素）组成的自动发光显示器件。

每个像素点都要发光，因此功耗较大。

问题讨论3

1、PDP显示涉及的粒子放电情况？

（1）电子碰撞电离

e＋Ne=Ne++2e

（2）电子碰撞激发（亚稳激发）

e＋Ne=Nem+e

（3）潘宁电离

Nem+Xe=Ne+Xe++e

（4）电子碰撞跃迁（不稳态）和复合发光

e+Xe+----Xe**（2p6或2p5）+hν

（5）能级跃迁发光

Xe**（2p6或2p5）----Xe（1s4或1s5）+hν

（6）碰撞转移

Xe*（1s5）----Xe*（1s4）

（7）共振跃迁

Xe*（1s4）----Xe+hν

（8）光致发光

hν1（紫外线147nm）----hν2（可见光）

2、AC－PDP和DC－PDP的异同点及其优缺点？

AC-PDP

DC-PDP

放电类型

交流

直流

结构

简单

复杂

寿命

长

短

对比度

较低

较高

反应速度

较慢

较快

工艺

复杂

简单

AC-PDP具有结构简单、亮度和光效高的优点

DC-PDP结构较复杂、成本较高、在亮度、寿命效率等方面略逊于AC-PDP

3、PDP着火电压的降低的方法有哪些？

要使PDP着火电压降低可通过改变

（1）阴极材料

（2）气体种类及气压（3）杂质气体种类及气压（4）器件结构（5）驱动方式

4、PDP采用什么的方案减少亮度梯度的现象？

第三章LCD

摘要：

1、液晶的定义、种类P105

2、液晶的物理特性、光学特性、电光效应。

3、常见液晶显示器件工作原理及结构

（TNP139、GHP144、STNP149、FLCDP151、PDLCDP158）

4、液晶材料P166

5、有源矩AM-LCD（代表类型TFT-LCDP221）

6、液晶显示器的主要材料及制造工艺P238

液晶的物理特性是：

当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。

液晶显示中，液晶面板包含了两片玻璃基板，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。

通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。

问题讨论1

1、叙述液晶的基本种类及其主要特点？

（1）层列液晶：

棒状分子成层状结构，构成分子相互平行排列，与层面近似垂直。

特点：

层间结合较弱；层与层之间易于相互滑动；基本特征是粘度较高的二维液体的性质

（2）向列液晶：

棒状分子都以相同的方式平行排列，每个分子在长轴方向可以比较自由地移动，不存在层状结构。

主要特点：

富于流动性。

（3）胆甾相液晶

液晶分子形成层状结构，分子长轴在同一层面内呈平行排列。

但相邻层面间分子长轴的取向方位有所不同，整个液晶形成螺旋结构。

主要特点：

光学性质都与这种螺旋结构有关

问题讨论2

1、叙述液晶显示的电光效应

在外加电场影响下,液晶分子将从某种排列向其他排列状态发生变化,其光学性质也随之发生变化.这种通过外加电场产生光学变化,进而产生光变换的现象,称为液晶的电光效应.

2、叙述几种常用液晶显示器的工作原理

TN-LCD、STN-LCD的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。

（1）TN-LCD在透明的两电极板之间充入△ε＞0的向列液晶,使液晶分子的长轴在基板间发生90o连续的扭曲,由此制成扭曲向列（TN）排列的液晶盒.P138

（2）STN超扭曲向列型STN-LCD是在2片偏振片之间充以超扭曲（180o-360o扭曲角）向列液晶，使入射光的直线偏光轴相对于入射光侧电极基板面的液晶分子长轴方位依次发生小的偏移，利用液晶双折射性而产生的光干涉现象而进行的显示。

P149

（3）GH-LCD宾主效应型LCD在一定分子排列的液晶（主）材料中，溶解二色性染料（宾），该二色性染料的分子在长轴方向和短轴方向对于可见光的吸收具有各向异性，二色性染料的分子与液晶分子呈平行排列。

当作为主体的液晶分子排列随外加电场变化时，作为客体的染料分子排列也一起连动地发生变化。

这样，通过二色性染料，可以由外加电压控制可见光的吸收量。

P144

（4）PD-LCD高分子分散型LCD由向列液晶和高分子构成，并利用复合体的光散射效应来进行显示。

P158

3、液晶显示器实现彩色显示的方案

（1）受动型①彩色滤光器方式②彩色光源方式

（2）主动型①光干涉方式②G-H方式

4、彩色液晶显示器的基本结构如何

问题讨论3

1、液晶盒的基本结构如何（笔记有图）

反射式TN型液晶盒断面结构：

（从上而下）

偏振片→玻璃基板→透明电极→分子取向层→液晶（外侧封接剂）→分子取向层→透明电极→玻璃基板→偏振片→反射板。

2、液晶模块的主要材料及功用

（1）液晶材料

（2）分子取向剂

（3）透明电极基板

（4）封接材料

（5）隔离子

（6）偏振片

（7）反射板

（8）滤光器

（9）接线端子

（10）背光源

（11）驱动电路

3、LCD用背光源分类及其特点。

P249

优点

缺点

点状光源

白炽灯泡

简单、价格低

亮度不均匀、色温低、寿命短

发光二极管

长寿命、不发热

亮度不均匀、单色光、调色难

线状光源

冷阴极荧光灯CCFL

亮度高、寿命长、彩色化

不能调光、易破碎、驱动电压高

热阴极荧光灯HCFL

亮度高、彩色化

不能调光、易破碎、驱动电压高、寿命短、发热

面状光源

扁平荧光灯

亮度高、寿命长、彩色化

不能调光、易破碎、驱动电压高

电致发光

发光均匀、轻薄、耐震抗冲击

寿命短、电压高

有机电致发光

发光均匀、轻薄、耐震抗冲击、电压低

彩色难、寿命短

冷阴极场致发射

发光均匀、亮度高

4、分子取向层的功能及制作方法。

P243

分子取向层是液晶盒内直接与液晶接触的一薄层物质，它用于规范与基板接触的上下层的液晶的排列状态。

制作方法：

在ITO电极制作完成后，在上下基板分别涂上一层PI膜烘干，再用带有棉毛材料的高速滚筒沿某方向高速摩擦PI膜表层形成一定取向的取向沟槽。

5、液晶显示的一般制作流程

PI膜导电玻璃→图形电极形成→分子取向层形成→液晶盒组装→液晶盒周边封装→液晶注入→注入孔封合→装配各种配件（偏振片、反射板、滤光器、接线端子）→各种检查→LCD显示器件

问题讨论4

1、液晶显示器几种常见的驱动方式？

P187

（1）静态驱动

（2）多路传输（单纯矩阵）驱动

（3）有源矩阵驱动

（4）热寻址驱动

（5）光寻址驱动

2、叙述TFT型LCD的工作原理？

P221

TFF-LCD即薄膜晶体管液晶显示器，属三端有源矩阵液晶显示器件，基于场效应管工作原理。

TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。

在液晶的背部设置特殊光管，当光源照射时，通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。

由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。

但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止，这样响应时间大大提高。

第四章真空荧光显示VFD（VacuumFluorecentDisplay）

摘要：

（老师课件上基本有完整笔记）

1、VFD是由阴极、栅极、阳极构成的，在栅极控制下由阴极发射低速电子束碰撞阳极上的荧光体而发光的真空器件。

2、VFD的基本结构（直视型、透视型）

3、VFD的基本原理P443

4、VFD的电学及光学特性（伏安特性、截止特性）P446

5、VFD材料

6、VFD与CRT的比较

第五章发光二极管LED（LightEmittingDiode）

（参考老师课件笔记）

附：

信息显示技术复习材料

（可作复习参考）

《信息显示技术》复习提要

一.基本概念

1:

图象亮度、对比度和灰度

①：

亮度单位是坎德拉每平方米（单位面积上发光强度）对画面亮度要求与环境光亮度有关。

②:

对比度是指画面上最大亮度Lmax和Lmin之比

C=Lmax/Lmin

③灰度是图象的黑白亮度层次

2：

penning电离

所谓潘宁电离：

AB为不同类原子，原子A的亚稳态激发电位大于原子B的电离电位，亚稳电离子A与基态原子B碰撞时使B电离，变为与态正常离子，B+（或激发态正离子B+*）而亚稳态原子A*降低到较低能态，或变为基态原子A，此过程称为潘宁电离。

A*+B→B*+A+e

3：

场致发射原理

1场发射就是在倒替或半导体表面加强电场，使导带中电子发射到空中，还有一种被称为内场发射。

首先依靠隧道效应将电子发射到介质中，电子被介质中电场加速，获得足够能量，克服表面势垒发射到真空中。

4：

白平衡调整

在色度学上，常以白色作为标准，作为分解重现颜色的参考，在彩色电视系统中摄像端都应选择一个基准白色，作为传输彩色图象的参考白色，若在电屏幕上显示的白色不高于基准白色，在彩色电视颜色复现时会产生较大颜色失真，因此要对偏离的白场进行调整接近标准白，着就是白平衡调整。

5：

发光二极管变频特性

LED随进入电流变化速度加快载流子密度逐渐不能跟诸如电流的变化而变化造成发光强度下降现象。

6.TFT-LCD：

即薄膜晶体管液晶显示器，属三端有源矩阵液晶显示器件

7.间接跃迁发光

由电子在导带与价带间的间接跃迁而激发载流子，形成的非平衡载流子复合实现的发光现象

8.LED发光原理

LED发光机理为电子空穴带间跃迁复合发光，LED是一种电--光转换器件，是P-N结结构，在P-N结上加正电压，产生少子注入，少子在传输过程中不断扩散，不断符合而发光。

9.彩色LED实现方案

①改变LED所采用的半导体材料，就能得到不同波长的发光颜色

②利用白色发光材料和滤色膜实现全彩色

二.问答题：

1.PDP、FED和LCD彩色及其白平衡实现的方案

答：

PDP、FED都是利用三色（R，G，B）荧光粉发光来实现彩色、LCD利用滤色膜来实现彩色。

LCD是利用染料分子来吸收彩色谱光线实现白平衡

PDP利用混合气体配比来实现的平衡

FED是利用黑体和极间距离来保证

将光源发出的光经滤色膜后变为RGB色光，通过TFT阵列可以调节加在液晶上电压，从而改变颜色配比实现彩色

2.试阐述OLED的几种基本结构？

1．柔性电致发光器件

2．硅基发光二极管（OLEDoS）微显示技术

3．透明OLED器件

4．表面发射OLED器件

5．喷墨打印技术

6．丝网印刷制备OLED器件

3.试讨论有序化参数S的数值与液晶分子排列有序化的相互联系（参见课本Ｐ１０９）

有序参量S与展曲弹性系数K11的关系

能增加液晶分子刚硬度和减少极化各向异性因素，都能增加液晶分子有序参量

4.表面放电型ＡＣ－ＰＤＰ结构和其主要工作流程

ＡＣ＿ＰＤＰ结构：

参见课本P292

ＡＣ＿ＰＤＰ的发光主要由以下两个基本过程组成：

a.气体放电过程，即用稀有混合气体再外加电压的作用下产生放电，使原子受激而跃迁，发射出真空紫外线（<200nm）的过程；

b.荧光粉发光过程，即利用气体放电所产生的紫外线，激发光致荧光粉发射出可见光的过程。

5.画出ＶＦＤ典型器件结构，并讨论其工作原理

阳极发射电子，在讨论中取为零电位，阴极发射的电子能否通过栅极孔到达阳极取决于栅极对阴极的的电位，当栅极电位为正时，阴极发射　的部分电子被栅极截变成栅流，部分电子　穿过栅孔打到阳极，激发荧光粉发光，而截为阳极流，当然这时阳极上必须时正电压，即栅极和阳极同为正电压，才能发光显示

6.综合所学平板显示器工作原理，阐述平板显示器驱动方式一般原理，再逐一说明不同显示器件驱动不同之处。

答：

综合LCD、PDP、FED可得平板显示驱动原理为利用像素点由其所在行与列的位置唯一性进行扫描寻址，然后利用时序脉冲进行驱动。

LCD：

时序发生器产生基础时钟提供给显示时序电路，显示时序电路产生时序脉冲序列提供给驱动部放热时序作为控制脉冲向液晶显示驱动系统输出，作为显示数据传输的同步信号控制数据传输渠道，只需几伏电压即可驱动。

PDP：

与液晶显示器只需几伏电压脉冲就可驱动相比，PDP中气体放电需100多伏以上电压才可发生，因此要实现图像显示需要将低压的图像信号转换成高压脉冲施加在寻址电极上，同时扫描电极和维持电极上也要施加相应高压脉冲以完成寻址和维持显示等操作。

FED：

由电子发射阴极构成行电极，控制栅极构成列电极，放电极进行电压控制驱动。

7.试写出尖维型FED显示器基本结构，列出其主要构成部分，并叙述其功能，计算spindt尖维处最大场强。

FED结构：

参见课本P407

荧光粉被电子轰击产生三基色光实现彩色显示

铝膜：

增加亮度，收集二次电子，降低荧光粉分解对阴极的污染。

微光：

发色电子、独式行电极。

电阻层：

1、限流，2、短路时承受压降。

栅极：

构成列电极、形式电场。

支撑：

抵抗大气压防止前后光板受压力挤压。

8.将显示器按主动发光型平板显示器和被动发光型平板显示器进行分类，分别结合结构示意图叙述这些平板显示器件的工作原理

（一）.分类：

主动型：

CRTPDPVFDFEDLED被动型：

LCD

（二）.①.CRT中由三个阴极分别发出电子，经调解聚焦和扫描偏转后打到荧光屏上，荧光屏被逐点轰击，利用荧光粉余辉发光。

②.FED微类型、FEA由与荧光屏大小相同的场发射阳极发出电子,逐行对与每个发射阴极对应点的荧光屏发光点进行轰击利用其余辉发光

③.VFD:

当阴极和阳极同为正电压时,阴极发出的电子部分通过栅孔打到阳极激发荧光粉发光.

④.DC-PDP:

利用阴极阳极间一定电压使气体产生辉光放电,激发荧光粉实现彩色显示.

⑤.LED:

极心芯片内是P-N结构,在R-N结中加正电压,产生少子载流子注入,在运输过程中不断扩散复合发光.

⑥.彩色TFT-LCD:

背光源发出白光,经滤色膜后变成RGB色光,通过TFT阵列可以调节加在液晶上电压,从而改变各颜色比例,实现彩色显示.

9.PDP显示器工作原理及显示板制作工作流程

ＰＤＰ工作原理：

等离子显示器是一种利用气体放电激发荧光粉实现发光的显示器件，每个等离子管作为一个像素，每个像素由ＲＧＢ三色荧光份组成，由荧光分发光明暗和三色组合产生各种灰度和色彩。

工艺流程：

10.真空荧光显示器VFD是一种非常成熟的平板显示器件。

试画出VFD的典型器件结构，并讨论其工作原理。