21世纪是信息时代。发展全新的信息功能材料及器件,突破现有技术的局限,是本世纪初世界范围内所面临的最重大的科学问题之一。信息显示技术作为其中重要一环,更是在人类知识的获得和生活质量的改善方面扮演着重要的角。信息的显示是依靠显示器来实现的,因此现代社会对优质显示器的需求越来越大。
电致发光(electroluminescence, EL)是指发光材料在电场的作用下,受到电流的激发而发光的现象,它是一个将电能直接转化为光能的发光过程。能够产生电致发光的固体材料有很多种,但研究较多的而且能达到实用水平的,主要是无机化合物的半导体材料。在过去的20多年里,p-n结无机半导体发光二极管(light-emitting diode, LED)得到了很大的发展,实现了对可见光谱的覆盖,发光效率超过了白炽灯。由于无机LED器件具有结构牢固、驱动电压低、使用寿命长、效率高、稳定性强等许多优点,得到了非常广泛的实用。但是无机LED器件的制作成本较高,加工困难,效率低下,发光颜不易调节,也比较难以实现全,其进一步的发展受到了很大的限制。
小规模纳税人账务处理液晶显示器(liquid-crystal display, LCD)为平面薄型的显示设备,由一定数量的彩或黑白画素组成,放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗低,因此备受工程师青睐,适用于使用电池的电子设备。液晶显示器的每个画素由以下几个部分构成:悬浮于两个透明电极间的一列液晶分子层,两边外侧
有两个偏振方向互相垂直的偏振过滤片。如果没有电极间的液晶,光通过其中一个偏振过滤片其偏振方向将和第二个偏振片完全垂直,因此被完全阻挡了。但是如果通过一个偏振过滤片的光线偏振方向被液晶旋转,那么它就可以通过另一个偏振过滤片。物质有固态、液态、气态三种型态,液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的(或扁形的),它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”,又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。
液晶是在1888年,由奥地利植物学家莱尼茨尔发现的,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型
液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm~10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。液晶对光线偏振方向的旋转可以通过静电场控制,从而实现对光的控制。检验液晶显示器的指标包括以下几个重要方面:显示大小、反应时间(同步速率)、阵列类型(主动和被动)、视角、所支持的颜、亮度和对比度、分辨率和屏幕高宽比、以及输入接口(例如视觉接口和视频显示阵列)。其显示原理是,在不加电压下,光线会沿著液晶分子的间隙前进而转折90度,所以光可通过。但加入电压后,光顺着液晶分子的间隙直线前进,因此光被滤光板所阻隔。
液晶是具有流动特性的物质,所以只需外加很微小的力量即可使液晶分子运动,以最常见普遍的向列型液晶为例,液晶分子可轻易的接著电场作用使得液晶分子转向,由于液晶的光轴与其分子轴相当一致,故可借此产生光学效果,而当加于液晶的电场移除消失时,液晶将借着其本身的弹性及黏性,液晶分子将十分迅速的回复原来未加电场前的状态。
姜潮液晶显示器可透射显示,也可反射显示,决定于它的光源放哪里。透射型液晶显示器由一个屏幕背后的光源照亮,而观看则在屏幕另一边(前面)。这种类型的LCD多用在需高亮度显示的应用中,例如电脑显示器和手机中。用于照亮液晶显示器的照明设备的功耗往往高于液晶显示器本身。反射型液晶显示器,常见于电子钟表和计算器中,由后面的散射的反射面将外部的光反射回来照亮屏幕。这种类型的液晶显示器具有较高的对比度,因为光线要经过液晶两次,所以被削减了两次。不使用照明设备明显降低了功耗,因此使用电池的设备电池使用更久。因为小型的反射型液晶显示器功耗非常低,以至于光电池就足以给它供电,因此常用于袖珍型计算器。半穿透反射式液晶显示器既可以当作透射型使用,也可当作反射型使用。当外部光线很足的时候,该液晶显示器按照反射型工作,而当外部光线不足的时候,它又能当作透射型使用。
液晶显示技术具有如下的特点:
1、由于CRT显示器是靠偏转线圈产生的电磁场来控制电子束的,而由于电子束在屏幕上又不可能绝
对定位,所以CRT显示器往往会存在不同程度的几何失真,线性失真情况。而LCD由于其原理问题不会出现任何的几何失真,线性失真,
这也是一大优点。
2、与传统CRT相比液晶在环保方面也表现的不错,这是因为LCD内部不存在象CRT那样的高压元器件,所以其不至于出现由于高压导致的x射线超标的情况,所以其辐射指标普遍比CRT要低一些。
3、LCD与传统CRT相比最大的优点还是在于耗电量和体积,对于传统17寸CRT来讲,其功耗几乎都在80W以上,而17寸液晶的功耗大多数都在40W上下,这样算下来,液晶在节能方面可谓优势明显。
OLED,OrganicLight-EmittingDiode,有机发光二极管或有机发光显示器。事实上这种发光原理早在1936年就被人们所发现,但直到1987年柯达公司推出了OLED双层器件,OLED才作为一种可商业化和性能优异的平板显示技术而引得人们的重视。目前,全球已经有100多家的研究单位和企业投入到OLED的研发和生产中,包括目前市场上的显示巨头,如三星,LG,飞利浦,索尼等公司。整体上讲,OLED的产业化目前已经开始,其中单,多和彩器件已经达到批量生产水平,大尺寸全彩器件目前尚处在研究开发阶段,但产能仍较低。
OLED发光材料的选择要满足下列要求:
千金归来的大结局(1) 高量子效率的荧光特性,且荧光光谱主要分布在400-700nm可见光区域内;
(2) 良好的半导体特性,即具有高的导电率,能传导电子或空穴;
(3) 良好的成膜性;
(4) 良好的热稳定性。
神探狄仁杰第四部剧情依据分子结构分类,则可把有机发光材料分为两类:小分子有机化合物和高分子共轭聚合物。
OLED显示屏是利用有机电致发光二极管制成的显示屏。由于同时具备自发光有机电激发光二极管,不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性,被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。其发光原理是:有机发光显示技术由非常薄的有机材料涂层和玻璃基板构成。当有电荷通过时这些有机材料就会发光。OLED发光的颜取决于有机发光层的材料,故厂商可由改变发光层的材料而得到所需之颜。有源阵列有机发光显示屏具有内置的电子电路系统因此每个像素
都由一个对应的电路独立驱动。OLED具备有构造简单、自发光不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广等优点,技术提供了浏览照片和视频的最佳方式而且对相机的设计造成的限制较少。二寸照片
液晶取向技术则是液晶显示的关键技术之一。液晶分子相对于基板的平行或垂直的排列都源于液晶分子与基板之间的各向异性的锚定作用。液晶指向矢的排列稳定性决定于表面锚定势场的分布形状,从微观上讲取决于空间、立体、极性和散作用力。这其中除了空间作用之外的3种力都是由基板和液晶分子间相互作用决定的。实现液晶取向的方法很多,目前应用最为广泛的取向方法是聚酰亚胺(PI)摩擦法。其优点在于工艺简单/成本低廉,可以大面积化和批量生产。但是(PI)摩擦法也存在着较为显著地缺点便是摩擦过程易于产生静电,并且摩擦对器件可以造成污染。近年来,科研人员一直在寻一种液晶取向的非摩擦替代方法。经过研究提出一种新的取向技术,即线性偏振光聚合(LPP)取向法,这种技术不但避免传统的PI膜的摩擦而且工艺简单,容易控制,是一种很有前途的方法。
LED全彩电子显示屏的视觉原理与彩电视机一样,是通过红、绿、蓝三种颜的不同光强实现图像彩的还原再现。红、绿、蓝的纯正度直接影响图像彩再现的视觉效果。然而白光的三配比不是简单的三种颜的叠加。第一,在保证光频纯正的前提下,要求红、绿、蓝光强之比必须接近3:6:1;第二,由于人们视觉对红的敏感性,要求红发光源在空间上要分散分布;第三,由于人们视觉对红、绿、蓝三种颜光强的不同的非线性曲线响应,要求不同光强的白光对红、绿、蓝要进行类似电视机里的γ校正;第四,人的视觉对差的分辨能力有限。因此必须出图像彩再现真实性的客观指标。OLED显示器的彩化技术,按面板的类型通常有下面三种:RGB像素独立发光,光转换(C
olor CONversion)和彩滤光膜(Color Filter)。目前日本TDK公司和美国Kodak公司采用这种方法制作OLED显示器。
LCD拥有众多优点,但视角有个向异性和范围较小的弱点。离开垂直显示板法向,对比度下降。因此宽视角技术一直是液晶显示的重要研究课题。液晶的视角问题是由液晶本身的工作原理决定的。目前已经有了以下几种解决方法:1、相差膜补偿法:在液晶面上加贴一片一定数值的相位差膜以改善视角特性的方法。
2、多畴TN:针对TN模式液晶显示器对某一特定视角的依存性特性,采用多组长轴方向不同的液晶分子来合成一个像素,这样用不同朝向的液晶分子来补偿不同方向的视角,精确地设计好它们之间的排列,其合成的视角也可以达到比较理想的效果。
优衣库新疆棉花3、光学补偿弯曲排列/光学补偿:利用其设计巧妙的液晶分子排列来实现自我补偿视角,所以它又叫自补偿模式。
4、平面控制模式(IPS-mode) LED显示屏的基本构成:LED显示屏就是由若干个可组合拼接的显示单元(单元显示板或单元显示箱体)构成屏体,再加上一套适当的控制器(主控板或控制系统)。所以多种规格的显示板(或单元箱体)配合不同控制技术的控制器就可以组成许多种LED显示屏,以满足不同环境,不同显示要求的需要。
分解一个LED显示屏,它由以下一些要素构成(以较为复杂的同步视频屏为例): 1、金属结构框架2、显示单元3、扫描控制板4、开关电源5、双绞线传输电缆和光纤6、主控制仪7、专用显示卡及多媒体卡8、电脑及其外设9、其他信息源。
由于LED正向伏安特性非常陡(正向动态电阻非常小),要给LED供电就比较困难。不能像普通白炽 灯一样,直接用电压源供电,否则电压波动稍增,电流就会增大到将LED烧毁的程度。为了稳住LED的工作电流,保证LED能正常可靠地工作,各种各样的LED驱动电路就应运而生。最简单的是串联一只镇流电阻,而复杂的是用许多电子元件构成的“恒流驱动器”。
镇流电阻方案
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