光电子技术第七章浅析.ppt

7.1光电显示技术基础 7.1.1显示技术与显示器件 1897年德国的布劳恩（Braun）发明了阴极射线管（CRT）雏形。全球第一只球形彩色显示器 CRT于1950年问世。CRT显示图像的质量，如亮度、对比度、分辨率、视角和动态响应是最佳的，但体积和重量大，而且只能做到40英寸以下。 1968年美国的Heilmeier发现液晶双折射的电光效应可以用于制作显示装置，即现在的液晶显示器（LCD）；1983年日本制造出透射式型彩色LCD。20世纪90年代，液晶显示器首先在笔记本电脑领域取得了绝对优势。目前。TFT-LCD已进入TV领域，形成庞大的显示器件产业。 20世纪90年代，彩色等离子体显示器（PDP）出现，目前已有40英寸以上的高清晰度电视（HDTV）。 21世纪，出现LED显示器和有机发光二极管显示器（OLED）。LED显示亮度高、色彩丰富，但分辨力差，适用室外大屏幕显示；OLED可用于可视移动电话及小型显示器。 场发射（FED）可用于可视移动电话及小型显示器。 3 分辨力 分辨力是人眼观察图像清晰程度的标志。用光栅高度（帧高）范围内能分辨的等宽度黑白条纹（对比度100%）数目或电视扫描行数来表示（如：通常电视垂直分辨力为500线，线越多，分辨力越高）；也可用光点直径来表示,约为几微米到几毫米，电脑显示器分辨力常为0.28mm，CCD则可小到数微米以下（点越小，分辨率越高）。 一、 发光 定义:指固体受到某种形式的能量激励后所产生的光发射现象，也即以某种方式(紫外线、高能电子、X射线、?/?/?射线等高能辐射)来激发某些物质，使其部分能量以可见或近可见光谱形式重新发射出来的现象。 5. 颜色的性质 (1) 连续性：指光波长连续变化时颜色连续变化的性质，表示为颜色c为波长?的函数： (2) 可分性：指白光可分为其他颜色成分，如三棱镜将白光分为7彩颜色。 (3) 可合性：任何一种颜色的光都可以看作是其它颜色按一定比例混合。 1. CIE-RGB计色系统 波长700nm、光通量为1lm的红光为一个红基色单位，用(R) 表示； 波长546.1nm、光通量4.5907lm的绿光为一个绿基色单位，用(G)表示； 波长435.8nm、光通量0.0601lm的蓝光为一个蓝基色单位，用(B)表示。 二、 彩色重现 电视彩色图像的获得需经过景物彩色画面的分色、摄像器件的光电转换、电信号的处理和传输、显像器件的电光转换等主要过程。 彩色摄像机是在CCD片上制作彩色膜，目前大都采用棋盘格式滤色膜，常见的是行间排列（GCFS）和Bayer排列，如图所示。景物经过摄像镜头和滤色膜形成R、G、B三个基色，再在CCD上成像。 7.2 阴极射线显示 7.2.1发光机理 1 复合发光 晶态发光体是复合发光。特点：能量吸收在基质中进行，而能量辐射则在激活剂上产生，即发光过程在整个晶体内完成。由于全过程中晶体内伴随有电子和空穴的漂移或扩散，从而常常产生特征性光电导现象，因而这类发光一般又称光电导型发光。 (2) 电子和空穴的中介运动过程 电离产生的电子和空穴分别在导带和价带中扩散。空穴扩散到价带顶附近后被激活剂离子G能级俘获。电子扩散到导带底附近时，有的不经过亚稳态，直接落入激活剂离子G能级相应的激发态A（a过程）；有的被浅层亚稳态的陷阱能级T俘获，之后借助热运动回到导带，继而失去部分能量落入激发态A（b过程）；有的被深层陷阱能级T俘获，之后在外界能量激发下回到导带，继而失去部分能量落入激发态A（c过程）。 当一束高能（≥１keV）粒子打到某一固体上时，小部分(约10%)被反向散射，剩余部分穿透到固体中并在其中失去能量，使图中处于基态1上位置A处的电子吸收外界高能量子而跃迁到激发态2上位置A,处。由于电子在A,处不稳定，因而必然经由状态B’下降到激发态能量最低点G’。当电子从激发态G’跃迁到基态G点时，便发生发光现象。 其特点是，能量吸收和辐射均发生在晶体单分子中的激活剂附近，即发光中心上，因而称为短时非光电导型发光，俗称荧光。 7.2.2 阴极射线管(CRT) 1 黑白显像管 工作原理：电子枪发射出的电子束被加在电子枪栅极或阴极上的视频电信号调制后，经过加速、聚焦、扫描、发光等一系列过程最终变为荧光屏上按空间分布的、亮度随电信号强弱而变化的相应光信号，从而得到与原被摄景物几何相似、明暗对应的适合人眼视觉特性要求的光学图像。 (1)电子枪 单电位电子枪结构 ： 灯丝Hf；阴极K； 控制极G1 ； 加速极G2 ；聚焦极G3 高压阳极G4 (2)偏转系统 偏转系统的作用 ： 为了显示一幅图像，必须让电子束在水平方向和垂直方向上同时偏转，使整个荧光屏上的任何一点都能发光而形成光栅。 磁