顯示器件技術

全書共分8章。第1章介紹顯示技術的相關基礎知識，第2章～第8章分別對等離子體顯示器(PDP)、液晶顯示器(LCD)、發光二極管(LED)、有機電致發光顯示器(OLED)、無機電致發光顯示器(ELD)、場致發射顯示器(FED)、熒光顯示(VFD)、立體顯示和投影顯示的原理、器件結構、製作工藝和驅動電路作了全面的介紹。 ^[1] 

顯示器件技術

第1章 顯示技術基礎……………………1

1.1 概述……………………1

1.1.1 顯示技術……………………1

1.1.2 顯示技術的發展史……………………2

1.1.3 顯示技術分類……………………4

1.2 光度和色度……………………6

1.2.1 視覺系統介紹……………………6

1.2.2 電磁輻射和光的度量……………………9

1.2.3 表色系和色度圖……………………11

1.3 圖像的分辨力特性……………………14

1.3.1 臨界分辨力……………………14

1.3.2 空間調製傳遞函數……………………15

1.3.3 分辨力與清晰度……………………16

1.4 顯示器件畫面質量評價……………………19

1.5 視頻接口……………………20

1.5.1 複合視頻接口……………………21

1.5.2 S - Video 接口……………………21

1.5.3 YPbPr/ YCbCr 色差接口……………………22

1.5.4 VGA 接口……………………22

1.5.5 DVI 接口……………………23

1.5.6 HDMI 接口……………………24

1.5.7 BNC 接口……………………25

1.5.8 小結……………………25

1.6 平板顯示器件的驅動電路原理……………………26

1.6.1 平板顯示器件的基本結構……………………26

1.6.2 平板顯示器件專用控制、驅動集成電路……………………28

習題1 ……………………29

參考文獻……………………30

第2章 等離子體顯示……………………31

2.1 概述……………………31

2.1.1 等離子體顯示器發展……………………31

2.1.2 等離子體顯示的特點……………………38

2.2 物質的第四態———等離子體……………………38

2.2.1 雷電、極光等自然現象……………………38

2.2.2 “等離子體”名稱的發明……………………40

2.2.3 等離子體的基本概念……………………40

2.3 氣體放電的物理基礎……………………44

2.3.1 帶電粒子的產生……………………44

2.3.2 原子的激發和電離……………………46

2.3.3 分子的激發與離解、電離……………………49

2.3.4 低壓氣體放電……………………52

2.3.5 輝光放電……………………54

2.3.6 湯生放電理論……………………55

2.3.7 帕邢定律和放電着火電壓……………………57

2.4 交流等離子體顯示(AC - PDP) ……………………59

2.4.1 單色AC - PDP ……………………60

2.4.2 彩色AC - PDP ……………………63

2.5 PDP 製造工藝……………………69

2.5.1 前基板製作工藝……………………70

2.5.2 後基板製作工藝……………………74

2.5.3 總裝工藝……………………76

2.6 彩色AC - PDP 的驅動技術……………………77

2.6.1 ADS 驅動技術……………………77

2.6.2 ALIS 驅動技術……………………79

2.7 PDP 的應用……………………81

習題2 ……………………82

參考文獻……………………83

第3章 液晶顯示……………………84

3.1 緒論……………………84

3.1.1 液晶顯示器發展歷史……………………84

3.1.2 液晶的發展過程……………………85

3.1.3 液晶顯示器的特點……………………86

3.2 液晶及其分類……………………87

3.2.1 熱致液晶……………………88

3.2.2 溶致液晶……………………91

3.3 液晶的物理特性……………………93

3.3.1 指向矢(Director) ……………………93

3.3.2 有序參數……………………95

3.3.3 液晶的連續體理論……………………95

3.3.4 液晶的光學性質……………………98

3.4 液晶顯示器的基本結構及其製備……………………100

3.4.1 液晶顯示器件基本結構……………………100

3.4.2 液晶顯示器的主要性能參量……………………101

3.4.3 液晶顯示器的主要材料……………………103

3.4.4 液晶顯示器的主要製作工藝……………………105

3.4.5 彩色濾色膜……………………108

3.5 液晶顯示器的顯示模式及其工作原理……………………110

3.5.1 扭曲向列型液晶顯示器件(TN - LCD) ……………………110

3.5.2 超扭曲向列型液晶顯示器件(STN - LCD) ……………………112

3.5.3 賓主效應液晶顯示器件(GH - LCD)……………………115

3.5.4 相變液晶顯示器件(PC - LCD) ……………………116

3.5.5 電控雙折射液晶顯示器件(ECB - LCD) ……………………117

3.6 液晶顯示器件的驅動技術……………………118

3.6.1 液晶顯示器件的電極排列……………………118

3.6.2 靜態驅動技術……………………119

3.6.3 液晶顯示器件的動態驅動技術……………………120

3.7 有源矩陣液晶顯示器件……………………125

3.7.1 二端有源器件……………………126

3.7.2 三端有源器件……………………128

3.8 液晶顯示器的新進展……………………137

3.8.1 TFT - LCD 的廣視角技術……………………137

3.8.2 提高響應速度……………………144

3.8.3 倍頻插幀技術……………………146

習題3 ……………………146

參考文獻……………………147

第4章 發光二極管(LED) ……………………148

4.1 概述……………………148

4.1.1 發光二極管……………………148

4.1.2 發光二極管的開發經歷及今後展望……………………148

4.2 發光二極管的工作原理、特性……………………149

4.2.1 發光機理……………………150

4.2.2 電流注入和發光……………………154

4.2.3 發光效率……………………155

4.2.4 光輸出和亮度……………………157

4.2.5 調製特性……………………158

4.2.6 發光二極管和激光二極管……………………159

4.3 發光二極管的材料……………………160

4.4 發光二極管的製作工藝技術……………………162

4.4.1 外延生長技術……………………164

4.4.2 摻雜技術……………………165

4.4.3 單元化技術……………………166

4.4.4 元件製作及組裝技術……………………166

4.5 發光二極管的特性……………………167

4.5.1 GaP:ZnO 紅色LED ……………………168

4.5.2 GaP:N 綠色LED ……………………169

4.5.3 GaAsP 系紅色LED ……………………170

4.5.4 GaAsP:N 系列黃色、橙色LED ……………………170

4.5.5 GaAlAs 系列LED ……………………171

4.5.6 InGaAlP 系橙色、黃色LED ……………………172

4.5.7 紅外LED ……………………172

4.5.8 藍色發光二極管……………………173

4.5.9 LED 的可靠性……………………175

4.6 發光二極管的應用以及發展前景……………………176

4.6.1 指示燈……………………176

4.6.2 單片型平面顯示器件……………………176

4.6.3 混合型平面顯示器件……………………177

4.6.4 點矩陣型平面顯示器……………………177

4.7 LED 的驅動……………………178

4.7.1 直流驅動……………………178

4.7.2 恆流驅動……………………179

4.7.3 脈衝驅動……………………180

4.7.4 點陣型LED 驅動……………………182

4.8 發光二極管顯示的其他應用……………………184

4.9 研究課題與展望……………………184

習題4 ……………………185

參考文獻……………………186

第5章 有機電致發光顯示技術……………………187

5.1 引言……………………187

5.1.1 OLED 的發展過程……………………187

5.1.2 OLED 的技術特點……………………188

5.2 有機電致發光的基本理論……………………189

5.2.1 有機電致發光器件的基本結構……………………189

5.2.2 有機電致發光器件的物理機制……………………192

5.3 有機電致發光材料及薄膜製備……………………198

5.3.1 有機小分子材料……………………198

5.3.2 有機聚合物電致發光材料……………………202

5.3.3 電極材料……………………204

5.4 OLED 器件的製備工藝……………………205

5.4.1 小分子OLED 器件製備工藝……………………205

5.4.2 PLED 器件製備工藝……………………207

5.4.3 PMOLED 器件製備工藝……………………210

5.5 OLED 的驅動技術……………………211

5.5.1 PMOLED 驅動技術……………………212

5.5.2 AMOLED 驅動技術……………………213

5.6 新型OLED 顯示技術……………………216

5.6.1 柔性OLED 發光器件……………………216

5.6.2 串聯式OLED 發光器件……………………219

5.6.3 p - i - n OLED 發光器件……………………221

5.6.4 透明和頂發射型OLED 發光器件……………………222

5.6.5 硅基OLED(OLEDos)顯示器件……………………224

5.6.6 微共振腔效應……………………225

習題5 ……………………227

參考文獻……………………227

第6章 電致發光顯示(ELD) ……………………229

6.1 電致發光顯示的基本知識……………………229

6.1.1 電致發光……………………229

6.1.2 電致發光及其顯示器件的發展概況……………………229

6.1.3 電致發光顯示器件的分類與特點……………………230

6.2 電致發光顯示器件的結構及工作原理……………………231

6.2.1 分散交流型(AC - PELD) ……………………231

6.2.2 分散直流型(DC - PELD) ……………………233

6.2.3 薄膜交流型(AC - TFELD) ……………………234

6.2.4 薄膜直流型(DC - TFELD) ……………………236

6.3 電致發光顯示元件材料介紹……………………237

6.3.1 發光材料……………………237

6.3.2 電介質材料……………………238

6.3.3 電極材料……………………239

6.3.4 基板材料……………………239

6.4 ACTFEL 的驅動技術……………………240

6.5 電致發光顯示器件的應用……………………242

6.5.1 數字及字符顯示……………………242

6.5.2 圖形顯示……………………242

6.5.3 彩色顯示……………………243

6.5.4 其他……………………244

6.6 電致發光顯示(ELD)現狀及發展前景……………………244

習題6 ……………………245

參考文獻……………………245

第7章 場致發射平板顯示器……………………246

7.1 場致發射顯示器基本介紹……………………246

7.1.1 場致發射顯示器的發展歷史及現狀……………………246

7.1.2 場致發射顯示原理……………………247

7.1.3 場發射理論……………………247

7.2 微尖陣列場發射陰極……………………252

7.2.1 金屬微尖陣列場發射陰極……………………252

7.2.2 硅襯底微尖陣列場發射陰極……………………253

7.2.3 六硼化鑭(LaB6)場發射陣列陰極……………………254

7.3 微尖發射體的性能……………………255

7.3.1 微尖發射的特點……………………255

7.3.2 發射體幾何參數的影響……………………256

7.3.3 發射材料參數的影響……………………256

7.4 FED 中的發射均勻性和穩定性問題……………………257

7.4.1 電阻限流原理……………………257

7.4.2 FEA 限流電阻層結構……………………258

7.5 FED 的其他關鍵技術……………………259

7.5.1 支撐技術……………………259

7.5.2 真空技術……………………262

7.5.3 熒光粉……………………263

7.6 場致發射顯示技術的種類……………………264

7.6.1 Spindt 型微尖FED ……………………265

7.6.2 金剛石薄膜場致發射技術……………………266

7.6.3 納米管場發射顯示技術(CNT) ……………………268

7.6.4 彈道電子錶面發射顯示(BSD) ……………………273

7.6.5 表面傳導發射顯示(SED) ……………………274

7.6.6 MIM 結構的FED ……………………276

7.7 展望……………………277

習題7 ……………………278

參考文獻……………………278

第8章 其他顯示技術……………………280

8.1 立體顯示技術……………………280

8.1.1 立體顯示的原理……………………280

8.1.2 立體顯示器的分類……………………281

8.1.3 利用視差信息的立體顯示器———眼鏡方式……………………282

8.1.4 利用視差信息的立體顯示器———非眼鏡方式……………………284

8.1.5 利用縱深信息的立體顯示器———DFD 方式……………………289

8.1.6 利用波面信息的立體顯示器———全息方式……………………290

8.1.7 未來立體顯示器的展望……………………291

8.1.8 立體顯示器……………………291

8.1.9 小結……………………294

8.2 真空熒光顯示器(VFD) ……………………294

8.2.1 VFD 的結構與工作原理……………………295

8.2.2 VFD 的電學與光學特性……………………296

8.2.3 VFD 的驅動方法……………………297

8.2.4 VFD 的應用與發展前景……………………299

8.3 投影顯示技術……………………300

8.3.1 液晶投影顯示……………………301

8.3.2 LCOS 投影顯示……………………302

8.3.3 DLP 顯示……………………303

習題8 ……………………304

參考文獻……………………305 ^[2]