第七章 显示技术精要.ppt

7.2.1 PN结发光原理 7.2.2 LED的伏安特性 m值 开启电压 7.2.3 亮度与电流的关系 不考虑非辐射复合及隧道电流 考虑非辐射复合及隧道电流 7.2.4 LED的驱动 基本直流电路 7.2.5 LED光源的特点 电压 效能 适用性 稳定性 响应时间 对环境污染 颜色 价格 7.2.6 LED的发展历史 60年代：LED问世。红光，0.1lm/W 70年代：绿光、黄光，1lm/W 80年代：红色达10lm/W 90年代：各色LED光效大幅提高 00年代：效能进一步提高白光LED投入生产 7.2.7 LED的应用 仪器仪表信号指示灯 交通信号灯 汽车信号灯 照明 LED显示屏 7.3 液晶显示LCD 液晶显示 液晶显示器件：LCD 优点： 尺寸 驱动电压 功耗 色彩 显示质量 缺点： 成本 视角 环境影响 什么是液晶 液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。一般的液体内部分子排列是无序的，而液晶既具有液体的流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的各向异性。 液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。 大多数液晶材料都是由有机化合物构成的。这些有机化合物分子多为细长的棒状结构，长度为数nm，粗细约为0.1nm量级，并按一定规律排列。 当光通过液晶时，会产生偏振面旋转、双折射等效应。 液晶的发现可追溯到19世纪末，1888年奥地利的植物学家F·Reinitzer在作加热胆甾醇的苯甲酸脂实验时发现，当加热使温度升高到一定程度后，结晶的固体开始深解。但溶化后不是透明的液体，而是一种呈混浊态的粘稠液体，并发出多彩而美丽的珍珠光泽。当再进一步升温后，才变成透明的液体。这种混浊态粘稠的液体是什么呢？ 他把这种粘稠而混浊的液体放到偏光显微镜下观察，发现这种液体具有双折射性。 液晶的分类 根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类： 图1 近晶相液晶 图2 向列相液晶 图3 胆甾相液晶 1、近晶相液晶(如图1）：分子分层排列，每一层内的分子长轴相互平行且垂直或倾斜于层面。 * 近晶相液晶（Smectic）又称层状液晶 隧道显微镜下的近晶相层状液晶 液晶的分类 根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类： 图1 近晶相液晶 图2 向列相液晶 图3 胆甾相液晶 2、向列相液晶(如图2）：分子的位置比较杂乱，不再分层排列，但各分子的长轴方向仍大致相同,光学性质上有点像单轴晶体。 * 向列相液晶（Nematic）又称丝状液晶 向列液晶在偏光显微镜下的图 液晶的分类 根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类： 图1 近晶相液晶 图2 向列相液晶 图3 胆甾相液晶 3、胆甾相液晶(如图3）：分子也是分层排列，每一层内的分子长轴方向基本相同并平行于分层面,但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度,总体来看分子长轴方向呈现一种螺旋结构。 液晶的光电特性 1. 电场中液晶分子的取向 指向矢量 介电各向异性 P型液晶 N型液晶 液晶的光电特性 2. 线偏振光在向列液晶中的传播 P型液晶的折射率分布 线偏振光在向列液晶中的传播 合成光场矢量方程： ?=0 或 ?/2 时出射光的传播特性 ?=?/4 时出射光的传播特性 液晶的光电特性 3. 线偏振光在扭曲向列液晶中的传播 入射偏振光的偏振方向与上表面分子取向垂直时的传播特点 扭曲向列液晶的旋光特性 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD) 液晶盒包含：玻璃基板、彩色滤光片、偏振片、取向膜、印制电路板等 将液晶材料夹在两个玻璃基片之间，并对四周进行密封（如上图）。将基片的内表面进行适当的处理，步骤是：1、涂覆取向膜，在基片表面形成一种膜。2、摩擦取向，用棉花或绒布按一个方向摩擦取向膜。3、涂覆接触剂。经过这三个步骤后，就可以控制紧靠玻璃基片的液晶分子，使其平行于基片并按摩擦方向排列。如果我们使上下两个基片的取向成一定角度，则两个基片间的液晶分子就会形成扭曲向列液晶盒。 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD) 1. 工作原理 常白型和常黑型 正显示和负显示 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD) 2. TN-LCD的电光特性 阈值电压 饱和电压 陡度 陡度、多路驱动能力、灰度性能的关系 LCD的对比度 视角与对比度 对比度反转 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD) 3. TN-LCD的时间特性 LCD的驱动电压 延迟时间、上升时间、下降时间 影响时