11数字图像处置信息显示专题培训课件.ppt

Image&Vision Lab信息显示信息显示 p概述pLCD显示pPDP显示p三维显示Image&Vision Lab概述概述p现代社会是信息爆炸时代。（活到老，学到老）现代社会是信息爆炸时代。（活到老，学到老）p人类所获取信息中，视觉人类所获取信息中，视觉83%，听觉，听觉11%，嗅觉，嗅觉3.5%，触，触觉觉1.5%，味觉，味觉1%。p为何显示技术如此的重要？为何显示技术如此的重要？人们善于从图像中获取信息。一幅复杂图像的内容是千言人们善于从图像中获取信息。一幅复杂图像的内容是千言万语也难以描述清楚的万语也难以描述清楚的p显示技术可应用在各个方面，已成为电子信息工业的支柱显示技术可应用在各个方面，已成为电子信息工业的支柱产业之一产业之一Image&Vision Lab显示器种类显示器种类CRTLCDPDPOLED,9mm厚度Image&Vision Lab显示器种类显示器种类户外户外LEDDLP（数字光处理）投影（数字光处理）投影Image&Vision Lab显示器种类显示器种类CRTCathode ray tube阴极射阴极射线线管管LCDLiquid crystal display液晶液晶显显示示PDPPlasma display panel等离子体等离子体显显示板示板LEDLight-emitting diode发发光二极管光二极管OLEDOrganic light emitting diode有机有机发发光二极管光二极管VFDVacuum fluorescent display真空真空荧荧光管光管显显示示ELDElectroluminescent display电电致致发发光光显显示示Image&Vision LabFlexible DisplayNBPCPDAHMDLCDMonitorE-BookRear ProjectionDisplayWall Hang Display(LCD TV)Front ProjectionDisplayRear Projection TV&MonitorNaked-Eye3D Display-High Resolution-Full Color-Wide Viewing Angle-Light、Thin、Short、Small-Low Power、High Efficiency-Video Speed、Fast Response Time-No Image Artifact-No EMI、Recycle-ableHigh Information Content Displays平板显示器类别平板显示器类别Image&Vision LabImage&Vision LabImage&Vision LabImage&Vision Lab(Mainland)Image&Vision Lab(Mainland)Image&Vision LabCRT原理原理防爆箍防爆箍提耳提耳阳极阳极荧光体荧光体金属覆层金属覆层(AI(AI膜膜)屏幕玻璃屏幕玻璃偏转磁轭偏转磁轭支持架支持架颈部颈部电子枪电子枪框架框架内部导电膜内部导电膜地磁场屏蔽罩地磁场屏蔽罩阴罩阴罩(选色电极选色电极)PCMPCMR RG GB BImage&Vision LabCRT1897年年，德德国国的的布布朗朗发发明明了了阴阴极极射射线线管管（CRT）（Cathode Ray Tube）的的雏雏形形。百百余余年年来来，CRT一一直直占占据据了了光光电电显显示示的的主主导导地地位位，如如今今其其技技术术已已极极其其成成熟熟。阴阴极极射射线线管管做做作作为为一一种种传传统统的的信信息息显显示示器器件，它显示质量优良，制作和驱动比较简单，有很好的性能价格比。件，它显示质量优良，制作和驱动比较简单，有很好的性能价格比。随随着着CRT应应用用的的延延伸伸，人人们们已已不不满满足足于于CRT现现状状，期期望望一一种种显显示示质质量量如如同同CRT，而而又又具具有有体体积积小小，重重量量轻轻，工工作作电电压压低低，功功耗耗小小的新产品。的新产品。Image&Vision LabCRT与平板显示与平板显示CRT的的缺缺点点：从从大大屏屏幕幕显显示示方方面面来来讲讲，100cm以以上上的的CRT质质量量要要超超过过100kg，体体积积大大，搬搬动动困困难难，不不能能适适应应现现代代家家庭庭对对高高清清晰晰度度电电视（视（HDTV）和现代战争对大屏幕显示器的要求。）和现代战争对大屏幕显示器的要求。在在这这种种情情况况下下平平板板显显示示技技术术应应运运面面生生，而而且且获获得得了了迅迅速速发发展展。平平板板显显示示在在国国际际上上尚尚没没有有严严格格的的定定义义，一一般般是是指指显显示示器器的的厚厚度度小小于于显显示示屏屏幕幕对对角角线线尺尺寸寸四四分分之之一一的的显显示示技技术术。这这种种显显示示器器厚厚度度较较薄薄，看看上上去就像一块平板，平板显示因此而得名。去就像一块平板，平板显示因此而得名。Image&Vision LabCRT与平板显示与平板显示比较项比较项CRTLCD价格价格便宜便宜约约CRT的的2-3倍倍体积体积笨重笨重纤细轻薄纤细轻薄 安全性安全性荧荧光光粉粉以以内内辐辐射射无无限限接接近近于于0，以以外外基基本本不不存存在在辐射辐射 无无辐辐射射、无无静静电电(无无辐辐射射是是指指辐辐射射接接近近为为0，可可以以忽略不计忽略不计)响应速度响应速度CRT的的反反应应时时间间只只有有1毫毫秒秒目目前前主主流流液液晶晶的的响响应应时时间在间在6毫秒左右毫秒左右色彩效果色彩效果CRT可可显显示示的的色色彩彩几几乎乎是是无无限限的的，即即色色域域很很大大，特别是特丽珑管特别是特丽珑管CRT.液晶比液晶比CRT略逊一筹略逊一筹 结论结论 虽然小尺寸的虽然小尺寸的CRT已逐渐被已逐渐被LCD取代，但相信取代，但相信CRT在几在几年内不会被淘汰。因为年内不会被淘汰。因为CRT仍保持价钱便宜仍保持价钱便宜(0.1分分/每个象素每个象素)、技术成熟等优势。技术成熟等优势。Image&Vision Lab入射光偏振片偏振片光透过TN排列盒入射光偏振片偏振片光遮断TN排列盒未未施施加加电电压压时时 施施加加电电压压时时 LCD原理原理Image&Vision Lab透明电极透明电极放电区放电区前玻璃基板前玻璃基板 透明介电质层透明介电质层保护层保护层壁障壁障(隔断隔断)荧光体荧光体选址电极选址电极后玻璃基板后玻璃基板 发光区发光区 紫外线紫外线PDP原理原理Image&Vision LabLCD显示器显示器Image&Vision Lab液晶显示的发展过程液晶显示的发展过程1888，澳大利亚植物学家，澳大利亚植物学家F.Reinitge发现液晶现象（有机物熔化后的不透发现液晶现象（有机物熔化后的不透明浑浊液态状态）明浑浊液态状态）1961，美国无线电公司（，美国无线电公司（RCA）普林斯顿研究所的）普林斯顿研究所的Heimeier将电子学应用将电子学应用于有机化学，一年就发表了于有机化学，一年就发表了5篇论文，并做出了最早的液晶显示器。篇论文，并做出了最早的液晶显示器。1968，RCA向全世界公布了液晶发明。向全世界公布了液晶发明。1969，日本，日本NHK向国内进行报导，引起日本科技界和工业界的极大重视，向国内进行报导，引起日本科技界和工业界的极大重视，打开应用局面。打开应用局面。目前，在平板显示器件中发展最成熟、应用面最广、已经产业化、仍在迅目前，在平板显示器件中发展最成熟、应用面最广、已经产业化、仍在迅速发展速发展Image&Vision Lab液晶显示的优点液晶显示的优点低压（低压（23V）、低功耗（）、低功耗（10-6W/cm2），），可以与大规模集成电路相适可以与大规模集成电路相适应。应。平板结构：平板结构：两片导电玻璃，中间灌液晶的薄形盒，简称液晶盒。优点：两片导电玻璃，中间灌液晶的薄形盒，简称液晶盒。优点：开口率高、面积做大做小都较容易、便于大量生产、器件很薄开口率高、面积做大做小都较容易、便于大量生产、器件很薄被动显示被动显示本身不显示光，靠外界光调制。本身不显示光，靠外界光调制。被动显示更加符合人眼视觉被动显示更加符合人眼视觉外光越强，显示越清晰外光越强，显示越清晰显示信息量大显示信息量大各像素之间不采取隔离措施，利于制成高清晰度电视各像素之间不采取隔离措施，利于制成高清晰度电视易于彩色化易于彩色化长寿命长寿命无辐射、无污染无辐射、无污染Image&Vision Lab液晶显示的缺点液晶显示的缺点 显示视角小显示视角小显示原理：液晶分子的各向异性显示原理：液晶分子的各向异性对不同方向的入射光，反射率不一致，造成视角小，只有对不同方向的入射光，反射率不一致，造成视角小，只有3040 响应速度慢响应速度慢显示依靠外加电场下，液晶分子的排列变化。响应速度受材料的粘显示依靠外加电场下，液晶分子的排列变化。响应速度受材料的粘滞度影响很大滞度影响很大 不适合高寒和高热地区军用不适合高寒和高热地区军用 非主动发光，外界光不足时看不清非主动发光，外界光不足时看不清Image&Vision Lab物质的第四态液晶物质的第四态液晶液晶：流动性的混浊液体，具有光学各向异性晶体特有的双折射特性液晶：流动性的混浊液体，具有光学各向异性晶体特有的双折射特性熔点熔点 清亮点清亮点Image&Vision Lab物质状态转化物质状态转化Image&Vision Lab三类液晶三类液晶层列液晶层列液晶 向列液晶向列液晶 胆甾液晶胆甾液晶Image&Vision Labzyxnoa向列相液晶为圆柱对称，向列相液晶为圆柱对称，n为全体液晶分子长轴的为全体液晶分子长轴的择优取向，择优取向，a为个别分子的曲线，为个别分子的曲线，为两个方向之为两个方向之间的夹角。间的夹角。采用采用 cos2描述向列相的取向程度。描述向列相的取向程度。=0时，时，cos21当分子轴无序时，所有当分子轴无序时，所有 出现几率相同，则求得出现几率相同，则求得 cos21/3所以，定义有序参量：所以，定义有序参量：S=0.5 (3 cos2 -1)物理特性有序参量物理特性有序参量 Image&Vision Lab有序参量有序参量 有序参量与液晶材料和温度有关。有序参量与液晶材料和温度有关。各向同性液体的各向同性液体的S=0，理想晶体在理想晶体在T0K时时S1，液晶的液晶的S在在0.30.8之间。之间。液晶的液晶的S与温度之间的近似关系：与温度之间的近似关系：S=K(Tc-T)/Tc其中，其中，Tc：向列液晶的清亮点：向列液晶的清亮点 T：向列液晶的温度：向列液晶的温度S 一般不受强磁场和强电场的影响。一般不受强磁场和强电场的影响。Image&Vision Lab液晶的各向异性液晶的各向异性p液晶分子在长轴和短轴上具有不同的性质。由于液晶分子间的作用力，液晶分子在长轴和短轴上具有不同的性质。由于液晶分子间的作用力，分子长轴互相平行或者有一个择优方向。分子长轴互相平行或者有一个择优方向。p液晶分子长轴的平均取向的单位矢量称为液晶的指向矢。液晶分子长轴的平均取向的单位矢量称为液晶的指向矢。p液晶在长轴有序方向和短轴有序方向上的宏观物理性质是不同的。液晶在长轴有序方向和短轴有序方向上的宏观物理性质是不同的。p长轴平均方向为平行方向长轴平均方向为平行方向()，短轴平均方向为垂直方向，短轴平均方向为垂直方向()。Image&Vision Lab液晶分子的排列液晶分子的排列液晶显示器的原理是：在电场、热的作用下，液晶分子液晶显示器的原理是：在电场、热的作用下，液晶分子从初始排列状态转变为其它排列状态，并使液晶元件的从初始排列状态转变为其它排列状态，并使液晶元件的光学特性发生变化，从而造成视觉变化。光学特性发生变化，从而造成视觉变化。均匀、稳定的液晶分子排列是液晶显示器件的工作基础均匀、稳定的液晶分子排列是液晶显示器件的工作基础Image&Vision Lab液晶显示器的主要性能参量液晶显示器的主要性能参量 T1.00.90.10Vth Vs V T1.00.90.10 Vth Vs V负性电光曲线负性电光曲线正性电光曲线正性电光曲线液晶在电场作用下将引起透光强度的变化，透光强度液晶在电场作用下将引起透光强度的变化，透光强度和外加电压的关系称为电光曲线。和外加电压的关系称为电光曲线。Image&Vision Lab阈值电压阈值电压Vth引起最大透光强度的外电压值，为液晶效应可见的起引起最大透光强度的外电压值，为液晶效应可见的起始电压。其值越小，表明显示器件的工作电压越低。始电压。其值越小，表明显示器件的工作电压越低。TN型液晶的阈值电压为型液晶的阈值电压为13V动态散射型液晶的阈值电压为动态散射型液晶的阈值电压为510V饱和电压饱和电压VS对应于最大透光度处的外加电压，标志着显示器件得对应于最大透光度处的外加电压，标志着显示器件得到最大对比度的外电压值。到最大对比度的外电压值。VS小则易获得良好的显示小则易获得良好的显示效果，且功耗低。效果，且功耗低。Image&Vision Lab对比度对比度液晶为被动发光，不能用亮度标称。液晶为被动发光，不能用亮度标称。液晶分子排列有序参量不能达到液晶分子排列有序参量不能达到1；偏振片的平行透光；偏振片的平行透光率和垂直遮光率也无法达到率和垂直遮光率也无法达到100%。只能实现灰纸黑字的效果。只能实现灰纸黑字的效果。液晶显示器在白色光或者日光照射下，对比度只有液晶显示器在白色光或者日光照射下，对比度只有5:120:1。Image&Vision Lab投影式投影式液晶显示的几种不同方式液晶显示的几种不同方式Image&Vision Lab反射式反射式利用外光，可节省功率，利用外光，可节省功率，TN式一般工作在反射式。式一般工作在反射式。入射光先穿过液晶盒，然后被反射器反射。入射光先穿过液晶盒，然后被反射器反射。不加电时不加电时：光通过上偏振片，变成线偏振光，经过液晶层，偏振方向转过：光通过上偏振片，变成线偏振光，经过液晶层，偏振方向转过90度，刚好通过下偏振片到达反射器，反射回来的光偏振性没有改变，又度，刚好通过下偏振片到达反射器，反射回来的光偏振性没有改变，又再次穿过液晶盒和上偏振片，到达人眼。再次穿过液晶盒和上偏振片，到达人眼。加电时加电时：液晶分子与电场平行，光的偏振面不发生旋转，光不能穿透液晶：液晶分子与电场平行，光的偏振面不发生旋转，光不能穿透液晶盒。盒。Image&Vision Lab扭曲向列液晶显示器件，扭曲向列液晶显示器件，TN-LCDTN-LCDImage&Vision LabTN-LCDTN-LCD制作的常见器件制作的常见器件Image&Vision Lab超扭曲向列液晶显示器件，超扭曲向列液晶显示器件，STN-LCDSTN-LCDTN型由于电光特性不够陡峭，在多路驱动下只能工作在型由于电光特性不够陡峭，在多路驱动下只能工作在100线以下。线以下。20世纪世纪80年代，发现增加年代，发现增加TN液晶器件的扭曲角，可以改液晶器件的扭曲角，可以改善电光特性的陡度。善电光特性的陡度。STN：扭曲角在：扭曲角在180 和和360 之间。之间。手性向列相：掺有百分之几旋光物质的普通向列液晶相，手性向列相：掺有百分之几旋光物质的普通向列液晶相，分左旋、右旋。分左旋、右旋。由于定向处理，在上下基片处，液晶分子的指向矢是固定由于定向处理，在上下基片处，液晶分子的指向矢是固定的。螺距和掺杂浓度成正比。的。螺距和掺杂浓度成正比。Image&Vision Lab超扭曲向列液晶显示器件，超扭曲向列液晶显示器件，STN-LCDSTN-LCDImage&Vision Labp1985年年1990年年,LCD销售额年均增长率达销售额年均增长率达32%。此。此阶段发展最快的是阶段发展最快的是STN-LCD,它从发明到批量生产仅它从发明到批量生产仅用了五年时间。用了五年时间。p由于由于STN-LCD具有扫描线多、视角较宽、对比度好具有扫描线多、视角较宽、对比度好等特点等特点,很快在大信息容量显示的膝上型、笔记本型、很快在大信息容量显示的膝上型、笔记本型、掌上型微机及中英文打字机、图形处理机、电子翻译掌上型微机及中英文打字机、图形处理机、电子翻译机及其它办公和通信设备（手机）中获得广泛应用机及其它办公和通信设备（手机）中获得广泛应用,并并成为该时代的主流产品。成为该时代的主流产品。p1990年销售额年销售额15亿美元亿美元,占整个占整个LCD市场的市场的83%。STN-LCD STN-LCD 器件的发展器件的发展Image&Vision Lab段形显示像素段形显示像素7段段12段段16段段6段段Image&Vision Lab普通点矩形电极排布普通点矩形电极排布行行电电极，极，扫扫描描电电极极列电极，信号电极列电极，信号电极Image&Vision Lab有源矩阵电极排布有源矩阵电极排布每个像素连接一个有源每个像素连接一个有源器件，矩阵电极和有源器件，矩阵电极和有源器件均在下侧玻璃基板器件均在下侧玻璃基板上，上侧玻璃基板上仅上，上侧玻璃基板上仅有一个公用电极。有一个公用电极。TFT:Thin Film TransistorImage&Vision Lab对无源矩阵液晶显示器件，驱动电压直接加到像素对无源矩阵液晶显示器件，驱动电压直接加到像素电极上，使液晶显示直接对应于所施加驱动电压信电极上，使液晶显示直接对应于所施加驱动电压信号的一种驱动技术，也称为直接驱动法，分为：号的一种驱动技术，也称为直接驱动法，分为：静静态驱动态驱动和和动态驱动动态驱动两种。两种。静态驱动方法静态驱动方法：指在像素前后电极上施加电压信号：指在像素前后电极上施加电压信号时呈显示状态，不施加电压时呈非显示状态。适用时呈显示状态，不施加电压时呈非显示状态。适用于总引线数比较少的情况。于总引线数比较少的情况。例如：笔段式数码显示例如：笔段式数码显示Image&Vision Lab动态驱动方法动态驱动方法1.简单的动态驱动技术简单的动态驱动技术静态驱动静态驱动显示中，每个笔段需要一根电极引线，总线显示中，每个笔段需要一根电极引线，总线数为数为 8n+1，当，当 n 较大时，总引线数量较多。较大时，总引线数量较多。动态驱动动态驱动显示中，将各数码的相对应笔段互相连接起显示中，将各数码的相对应笔段互相连接起来，包括小数点共来，包括小数点共8根，各数码的背电极单独引出，共根，各数码的背电极单独引出，共n根，所以总数为根，所以总数为 n+8。工作时，各背电极上电压顺序。工作时，各背电极上电压顺序接通，称为接通，称为扫描扫描，每个数码的接通时间为，每个数码的接通时间为1/n。Image&Vision Lab动态驱动方法动态驱动方法无源矩阵的动态驱动技术无源矩阵的动态驱动技术在在X电极和电极和Y电极上顺序加上扫描脉冲，在同步输入电电极上顺序加上扫描脉冲，在同步输入电压波形的一瞬间，在该行与各列电极交叉像素上合成压波形的一瞬间，在该行与各列电极交叉像素上合成一个驱动波形，使该行上有若干像素选通。称为：时一个驱动波形，使该行上有若干像素选通。称为：时间分割显示。间分割显示。一个一个m行、行、n列矩阵，一共有列矩阵，一共有m n个像素，个像素，采用动态技采用动态技术只需要术只需要 m+n 根电极引线。根电极引线。一帧：一帧：所有扫描行电极各施加一次扫描电压的时间所有扫描行电极各施加一次扫描电压的时间帧率：帧率：每秒内扫描的帧数每秒内扫描的帧数占空比：每扫描行电极选通时间与帧周期之比，为占空比：每扫描行电极选通时间与帧周期之比，为1/NImage&Vision Lab交叉效应交叉效应(crosstalk)(crosstalk)原意：原意：互不相干线路之间的互不相干线路之间的“串音串音”现象。现象。引申：引申：液晶驱动显示器中，当一个像素加上电压时，附近未被液晶驱动显示器中，当一个像素加上电压时，附近未被选中的像素也会有一定电压。当所施加电压大于选中的像素也会有一定电压。当所施加电压大于V Vthth较多，较多，而液晶的电光曲线又不够陡峭时，这些像素也会部分呈而液晶的电光曲线又不够陡峭时，这些像素也会部分呈现显示状态。现显示状态。液晶像素可等效为一个高电阻和一个小电容并联的阻抗，液晶像素可等效为一个高电阻和一个小电容并联的阻抗，全部矩阵单元成为立体电路，各像素之间存在电耦合途全部矩阵单元成为立体电路，各像素之间存在电耦合途径。径。Image&Vision Lab有源矩阵液晶显示器件（有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）Why AM-LCD?普通矩阵普通矩阵TN液晶显示器的电光特性很难满足高质量图液晶显示器的电光特性很难满足高质量图像，特别是视频图像的显示。高分辨率要求高像，特别是视频图像的显示。高分辨率要求高N数。数。驱动路数的宽容度驱动路数的宽容度 随着随着N的增加而迅速下降的增加而迅速下降 N=300600，max=1.061.04，在液晶温度特性和，在液晶温度特性和工艺上无法保证，必须完全消除交叉效应。工艺上无法保证，必须完全消除交叉效应。当当N上升，每个像素工作的占空比上升，每个像素工作的占空比1/N也随之下降，也随之下降，要求提高驱动电压和更亮的背光源要求提高驱动电压和更亮的背光源Image&Vision Lab有源矩阵液晶显示器件（有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）目标：目标：设计一个非线性的有源器件，每个像素独立驱动，设计一个非线性的有源器件，每个像素独立驱动，克服交叉效应。若该有源器件有存储性，还可以解克服交叉效应。若该有源器件有存储性，还可以解决由于占空比变小而带来的各种问题。决由于占空比变小而带来的各种问题。Image&Vision Lab三端有源矩阵液晶显示器件三端有源矩阵液晶显示器件TFT-LCD使液晶显示器件进入高画质、真彩色显示阶段，所有高档使液晶显示器件进入高画质、真彩色显示阶段，所有高档液晶显示器中都使用液晶显示器中都使用TFT有源矩阵。目前有源矩阵。目前TFT-LCD产值占产值占LCD市场市场比例超过比例超过90%。以以-Si和和p-Si为主流，都是基于场效应管工作原理。为主流，都是基于场效应管工作原理。-Si也是在两块玻璃之间封入液晶，是也是在两块玻璃之间封入液晶，是TN型工作方式。但，在下基型工作方式。但，在下基板上光刻出行扫描和列寻址线，构成一个矩阵，在其交点上制作出板上光刻出行扫描和列寻址线，构成一个矩阵，在其交点上制作出TFT有源器件和像素电极。有源器件和像素电极。Image&Vision Lab三端有源矩阵液晶显示器件三端有源矩阵液晶显示器件Image&Vision LabTFTTFT结构图结构图Image&Vision Lab低温多晶硅（低温多晶硅（LTPS）TFT-LCDLTPS技术对液晶显示技术发展的推动是巨大的，能完全淘汰用于一技术对液晶显示技术发展的推动是巨大的，能完全淘汰用于一般笔记本电脑等高档液晶显示器中非晶硅般笔记本电脑等高档液晶显示器中非晶硅TFT-LCD的行列驱动器集的行列驱动器集成电路芯片。成电路芯片。LTPS显示器能提供显示器能提供300像素像素/英寸的高分辨力格式，且组装简单、功英寸的高分辨力格式，且组装简单、功耗低、亮度高、可靠性高。耗低、亮度高、可靠性高。Image&Vision Lab液晶显示器的主要工艺液晶显示器的主要工艺光刻工艺（形成显示区域）光刻工艺（形成显示区域）取向排列工艺（取向排列工艺（TN：90，STN：180 240 ），工业中），工业中主要使用摩擦法，取向材料选用聚酰亚胺树脂主要使用摩擦法，取向材料选用聚酰亚胺树脂丝网印刷制液晶盒工艺（两玻璃基片粘合前，用丝网印刷技术丝网印刷制液晶盒工艺（两玻璃基片粘合前，用丝网印刷技术把公共电极转印点和密封胶印刷到显示面玻璃）把公共电极转印点和密封胶印刷到显示面玻璃）灌注液晶及封口工艺（真空除气、利用毛细管现象注入液晶）灌注液晶及封口工艺（真空除气、利用毛细管现象注入液晶）Image&Vision LabLCDLCD新发展的核心问题新发展的核心问题宽视角化宽视角化响应速度的提高响应速度的提高Image&Vision LabLCD宽视角化宽视角化液晶盒外光学补偿法液晶盒外光学补偿法相位膜补偿法（主要暗态补偿）相位膜补偿法（主要暗态补偿）准直背光源（宽视角）加漫反射观察屏法（高对比度）准直背光源（宽视角）加漫反射观察屏法（高对比度）低扭曲角和低低扭曲角和低 nd设计设计改变液晶分子排列方式改变液晶分子排列方式多畴多畴TN（子像素都有特定扭曲排列，整个像素是平均效果）（子像素都有特定扭曲排列，整个像素是平均效果）非晶非晶TN模式模式轴对称排列微单元模式轴对称排列微单元模式Image&Vision Lab提高响应速度提高响应速度普通普通TN型型TFT-LCD最亮态和最暗态转换的响应速度为最亮态和最暗态转换的响应速度为1020ms，任意灰度级之间转换响应速度为，任意灰度级之间转换响应速度为100ms，用于电视，用于电视显示时会产生明显的拖尾。显示时会产生明显的拖尾。在每场的在每场的1/31/2周期内插入一个暗态，可明显改善保持发光带周期内插入一个暗态，可明显改善保持发光带来的问题。来的问题。Image&Vision LabPDP显示器显示器Image&Vision Lab什么是等离子体？什么是等离子体？随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液体和气随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液体和气体，即物质的三态。体，即物质的三态。当气体温度进一步升高时，其中许多，甚至全部分子或当气体温度进一步升高时，其中许多，甚至全部分子或原子将由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子。这原子将由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子。这时物质将进入一种主要时物质将进入一种主要由电子和正离子由电子和正离子（或是带正电的（或是带正电的核）核）组成的新状态组成的新状态。这种状态的物质叫这种状态的物质叫等离子体等离子体，称为称为物质的第四态。物质的第四态。宇宙中宇宙中99%的物质是等离子体，太阳和所有恒星、星云的物质是等离子体，太阳和所有恒星、星云都是等离子体。都是等离子体。Image&Vision Lab在地球上，天然的等离子体是非常稀少的，这是因为等离子体存在的条在地球上，天然的等离子体是非常稀少的，这是因为等离子体存在的条件和人类生存的条件是不相容的。在地球上的自然现象中，只有闪电、件和人类生存的条件是不相容的。在地球上的自然现象中，只有闪电、极光等等离子体现象。极光等等离子体现象。地球表面以上约地球表面以上约50km到几万千米的高空存在一层等离子体，叫电离层，到几万千米的高空存在一层等离子体，叫电离层，它对地球的环境和无线电通信有重要的影响它对地球的环境和无线电通信有重要的影响。自然界中的等离子体自然界中的等离子体Image&Vision Lab什么是什么是PDP(Plasma display panel)？所谓等离子体：所谓等离子体：正负电荷共存，处于电中性的放电气体正负电荷共存，处于电中性的放电气体的状态。的状态。等离子体显示板可以看成大量小型日光灯并排构成。等离子体显示板可以看成大量小型日光灯并排构成。优点优点：易于实现大屏幕、厚度薄、：易于实现大屏幕、厚度薄、重量轻、视角宽、图像质量高、重量轻、视角宽、图像质量高、工作在全数字化模式。工作在全数字化模式。20世纪世纪90年代以来，在实现全彩年代以来，在实现全彩色显示、提高亮度、提高发光效色显示、提高亮度、提高发光效率、改善动态图像显示质量、降率、改善动态图像显示质量、降低功耗、延长寿命等方面取得了低功耗、延长寿命等方面取得了重大突破。重大突破。Image&Vision LabPDP的定义与分类的定义与分类PDP是指利用气体放电而发光的平板显示器件的总称。是指利用气体放电而发光的平板显示器件的总称。属于冷阴极放电管，利用加在阴极和阳极之间的电压，属于冷阴极放电管，利用加在阴极和阳极之间的电压，使气体产生辉光放电。使气体产生辉光放电。单色单色PDP：直接利用气体放电发出的可见光实现单色显示。放电气直接利用气体放电发出的可见光实现单色显示。放电气体选择选择纯氖气（体选择选择纯氖气（Ne）或氖氩混合气体（）或氖氩混合气体（Ne-Ar）；）；彩色彩色PDP：通过气体放电发射的真空紫外线（通过气体放电发射的真空紫外线（Vacuum Ultraviolet,VUV）照射红绿蓝三基色荧光粉，使荧光粉发光来实现）照射红绿蓝三基色荧光粉，使荧光粉发光来实现彩色显示。放电气体选择含氙（彩色显示。放电气体选择含氙（Xe）的稀有混合气体，）的稀有混合气体，如如Ne-Xe,He-Xe,He-Ne-Xe。Image&Vision LabPDP的定义与分类的定义与分类DCPDP：电极与气体直接接触：电极与气体直接接触ACPDP：电极用覆盖介质层与气体相隔离。：电极用覆盖介质层与气体相隔离。又可分为对向放电型和表面放电型两种。又可分为对向放电型和表面放电型两种。Image&Vision LabPDP的发展历史的发展历史1950s：美国美国Burroughs公司制作公司制作PDP数码显示管数码显示管1964年：美国年：美国Illinois大学制作具有存储特性的大学制作具有存储特性的AC-PDP1970s：彩色：彩色PDP研究开始研究开始1990s：在提高亮度、实现多灰度级显示、延长寿命等技术：在提高亮度、实现多灰度级显示、延长寿命等技术方面取得突破。方面取得突破。目前，用于大屏幕壁挂电视、目前，用于大屏幕壁挂电视、HDTV、多媒体显示等领域、多媒体显示等领域的的4060英寸英寸PDP已实现商品化。已实现商品化。Image&Vision LabDC-PDP的发展的发展20世纪世纪50年代，年代，Burroughs公司开发一种用于数码显公司开发一种用于数码显示的直流气体放电管。示的直流气体放电管。数码阴极；网状阳极；数码阴极；网状阳极；Ne-Ar混合气体混合气体Image&Vision LabDC-PDP的发展的发展1954年，年，National Union公司开发直流矩阵结构等离公司开发直流矩阵结构等离子显示板。子显示板。平行阳极；平行阴极；多孔板平行阳极；平行阴极；多孔板Image&Vision LabAC-PDP的发展的发展1964年，年，Bitzer和和Slottow首先研制。将电极制作在基板的首先研制。将电极制作在基板的外表面，用基板电容代替每个放电单元中的限流电阻。外表面，用基板电容代替每个放电单元中的限流电阻。1969年，年，Owens-Illinois小组研制出开放单元结构的小组研制出开放单元结构的AC-PDP。无玻璃基板；电极在基板内表面，为介质层覆盖。无玻璃基板；电极在基板内表面，为介质层覆盖。由于介质层的容抗比玻璃基板低，且具有较好的电子发射由于介质层的容抗比玻璃基板低，且具有较好的电子发射特性，可使得工作电压降低。特性，可使得工作电压降低。Image&Vision LabAC-PDP的发展的发展1976年，年，G.W.Dick提出采用表面放电结构的提出采用表面放电结构的AC-PDP。两。两组电极都制作在同一基板上，并被介质层分开，放电在后组电极都制作在同一基板上，并被介质层分开，放电在后基板的介质层表面进行，每个单元之间用介质障壁分开以基板的介质层表面进行，每个单元之间用介质障壁分开以防止串扰。防止串扰。由于前基板无电极，可提高光效。由于前基板无电极，可提高光效。Image&Vision Lab三电极表面放电型三电极表面放电型AC-PDPImage&Vision LabPDPPDP放电胞示意图放电胞示意图？Image&Vision LabPDP的特点的特点易于实现薄型大屏幕易于实现薄型大屏幕PDP放电单元空间很小，前后基板间隙通常小于放电单元空间很小，前后基板间隙通常小于200um，PDP屏自屏自身厚度不到身厚度不到1cm，组成，组成PDP显示器后厚度小于显示器后厚度小于12cm，重量只有几十，重量只有几十斤，为斤，为CRT的的1/101/6。PDP显示面积可以做得很大，不存在原理上的限制，而主要受限于显示面积可以做得很大，不存在原理上的限制，而主要受限于制作设备和工艺技术。目前，主要在制作设备和工艺技术。目前，主要在4070英寸范围。英寸范围。具有高速响应特性具有高速响应特性PDP的基本过程是气体放电，开关速度极高，为微秒量级，扫描像的基本过程是气体放电，开关速度极高，为微秒量级，扫描像素数量几乎没有限制。素数量几乎没有限制。显示的图像可以在极短的时间内刷新，可以很好地显示运动图像。显示的图像可以在极短的时间内刷新，可以很好地显示运动图像。可实现全彩色显示可实现全彩色显示紫外线激发红绿蓝三基色荧光粉发光，并采用时间调制灰度技术，紫外线激发红绿蓝三基色荧光粉发光，并采用时间调制灰度技术，可以获得与可以获得与CRT同样宽的色域，具良好的彩色再现性。同样宽的色域，具良好的彩色再现性。Image&Vision Lab视角宽视角宽在在 80范围内，亮度无明显变化。在所有显示器中，只有范围内，亮度无明显变化。在所有显示器中，只有PDP和和CRT具有最宽的视角。具有最宽的视角。具有很陡的阈值特性具有很陡的阈值特性PDP工作时，非寻址单元几乎不发光，因而对比度可以很高。工作时，非寻址单元几乎不发光，因而对比度可以很高。具有存储功能具有存储功能容易实现大屏幕和高亮度容易实现大屏幕和高亮度无图像畸变，不受磁场干扰无图像畸变，不受磁场干扰全屏各处单元大小一致全屏各处单元大小一致应用的环境范围宽应用的环境范围宽可在恶劣环境条件下工作，在军事上有重要应用可在恶劣环境条件下工作，在军事上有重要应用长寿命长寿命目前单色目前单色PDP达达10万小时，彩色万小时，彩色PDP达达3万小时万小时Image&Vision Lab气体放电的物理基础气体放电的物理基础EF：正常辉光区域正常辉光区域 FG：反常辉光区域反常辉光区域 H以后：弧光放电区域以后：弧光放电区域减小电阻减小电阻R增加电压增加电压若电阻若电阻R较小较小加上紫外线辐射放电管加上紫外线辐射放电管Image&Vision Lab气体放电的物理基础气体放电的物理基础气体发生稳定放电的区域有三个：正常辉光放电区、反气体发生稳定放电的区域有三个：正常辉光放电区、反常辉光放电区、弧光放电区。常辉光放电区、弧光放电区。弧光放电产生的大电容容易烧毁显示器弧光放电产生的大电容容易烧毁显示器，PDP常选择工常选择工作在正常辉光和反常辉光放电区。作在正常辉光和反常辉光放电区。为此，必须在为此，必须在PDP放电回路中放电回路中串连电阻、电感、电容来串连电阻、电感、电容来确定放电工作点确定放电工作点，DC-PDP通常串连薄膜电阻来限制电通常串连薄膜电阻来限制电流，而流，而AC-PDP放电单元电极上涂覆的介质层也起到了放电单元电极上涂覆的介质层也起到了限制电流的阻抗作用。限制电流的阻抗作用。Image&Vision Lab正常辉光发电区域的光区分布正常辉光发电区域的光区分布1.阿斯顿暗区阿斯顿暗区：电子在阴极附近电子在阴极附近速度较小，能量低于最小激发速度较小，能量低于最小激发电位，还不能产生激发电位，还不能产生激发2.阴极光层阴极光层：电子能量达到激发电子能量达到激发电位，产生一层很薄很弱的发电位，产生一层很薄很弱的发光层光层3.阴极暗区阴极暗区：激发减少，发光强激发减少，发光强度变弱，而且被负辉区反衬，度变弱，而且被负辉区反衬，显暗。产生大量碰撞电离，雪显暗。产生大量碰撞电离，雪崩放电集中崩放电集中4.负辉区负辉区：电子能量比电离能小，电子能量比电离能小，但大于激发能，产生许多激发但大于激发能，产生许多激发碰撞，产生明亮辉光碰撞，产生明亮辉光5.法拉第暗区法拉第暗区：大部分电子在负大部分电子在负辉区经历多次碰撞损失了能量，辉区经历多次碰撞损失了能量，不能引起电离和激发，不能发不能引起电离和激发，不能发光光6.正柱区正柱区：在任何位置电子密度在任何位置电子密度和正离子密度相等，放电电流和正离