光显第四章.ppt

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1、第第4章章发光二极管发光二极管(LED)显示技术显示技术4.1发光二极管基本知识发光二极管基本知识4.2发光二极管显示器件发光二极管显示器件4.3有机发光二极管（有机发光二极管（OLED）显示技术）显示技术 习题四习题四现 代 显 示 技 术4.1发光二极管基本知识发光二极管基本知识4.1.1半导体光源的半导体光源的物理基础物理基础LED（LightEmittingDiode）发发光光二二极极管管，是是一一种种固固态态的的半半导导体体器器件件，它它可可以以直直接接把把电电转转化化为为光光。LED的的心心脏脏是是一一个个半半导导体体的的晶晶片片，晶晶片片的的一一端端附附在在一一个个支支架架上上，

2、一一端端是是负负极极，另另一一端端连连接接电电源源的的正正极极，使使整整个个晶晶片片被被环环氧氧树树脂脂封封装装起起来来。半半导导体体晶晶片片由由两两部部分分组组成成，一一部部分分是是P型型半半导导体体，在在它它里里面面空空穴穴占占主主导导地地位位，另另一一端端是是N型型半半导导体体，电电子子占占主主导导地地位位。但但这这两两种种半半导导体体连连接接起起来来的的时时候候，它它们们之之间间就就形形成成一一个个P-N结结。当当电电流流通通过过导导线线作作用用于于这这个个晶晶片片的的时时候候，电电子子就就会会被被推推向向P区区，在在P区区里里电电子子跟跟空空穴穴复复合合，然然后后就就会会以以光光子子

3、的的形形式式发发出出能能量量，这这就就是是LED发发光光的的原原理理。而而光光的的波波长长也也就就是是光光的的颜颜色色，是是由由形形成成P-N结结的的材材料料决决定定的。的。N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或或或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半

4、导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是自由电子是自由电子是自由电子是多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数

5、载流多数载流子，空穴是少数载流子。子。子。子。14.1.2N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多

6、空穴是多空穴是多空穴是多数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载流子。流子。流子。流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。PN结结及其单向导电性及其单向导电性多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N

7、 N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。扩散的结果使扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这一对相反的这一对相反的这一对相反的这一对相反的运动最终达到运动最终达到运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。度固定

8、不变。度固定不变。+形成空间电荷区形成空间电荷区7.2.2PN结的单向导电性结的单向导电性1.PN1.PN结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被内电场被内电场被内电场被削弱，多子削弱，多子削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大的形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。扩散电流。扩散电流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电

9、流较结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+2.PN2.PN结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 内电场内电场内电场内电场P PN N+PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2.PN2.PN结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内

10、电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。+PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，P

11、NPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+图图4.1半导体光源的物理基础半导体光源的物理基础图图4.2半导体半导体LED的构造图的构造图晶片的发光颜色取决于波长，常见可见光的分类大晶片的发光颜色取决于波长，常见可见光的分类大致为：暗红色（致为：暗红色（700nm）、深红色（）、深红色（640-660nm）、）、桔红色（桔红色（615-635nm）、琥珀色（）、琥珀色（600-610nm）、）、黄色（黄色（580-595nm）、黄绿色（）、黄绿色（565-575nm）、）、纯绿色（纯绿色（500-540nm）、蓝色（）、蓝色（43

12、5-490nm）、紫）、紫色色(380-430nm)。白光和粉红光是一种光的混合效。白光和粉红光是一种光的混合效果。最常见的是由蓝光果。最常见的是由蓝光+黄色荧光粉和蓝光黄色荧光粉和蓝光+红色荧红色荧光粉混合而成。光粉混合而成。晶片的作用：晶片是晶片的作用：晶片是Lamp的主要组成物料，是发的主要组成物料，是发光的半导体材料。光的半导体材料。晶片的组成：晶片是采用磷化镓（晶片的组成：晶片是采用磷化镓（GaP）、镓铝砷）、镓铝砷（GaAlAs）或砷化镓（）或砷化镓（GaAs）、氮化镓）、氮化镓GaN）等）等材料组成，其内部结构具有单向导电性。材料组成，其内部结构具有单向导电性。品质优良的品质优良

13、的LED要求向外辐射的光能量大，向要求向外辐射的光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高。事实上，外发出的光尽可能多，即外部效率要高。事实上，LED向外发光仅是内部发光的一部分。向外发光仅是内部发光的一部分。由于由于LED材料折射率很高。当芯片发出光在晶材料折射率很高。当芯片发出光在晶体材料与空气界面时（无环氧封装）若垂直入射，体材料与空气界面时（无环氧封装）若垂直入射，被空气反射，反射率为被空气反射，反射率为，反射出的占反射出的占32%，鉴于晶体本身对光有相当一部分，鉴于晶体本身对光有相当一部分的吸收，于是大大降低了外部出光效率。的吸收，于是大大降低了外部出光效率。为了进一步提高外部出

14、光效率可采取以下措为了进一步提高外部出光效率可采取以下措施：施：用折射率较高的透明材料（环氧树脂用折射率较高的透明材料（环氧树脂n=1.55并不理想）覆盖在芯片表面；并不理想）覆盖在芯片表面；把芯片晶体表面加工成半球形。把芯片晶体表面加工成半球形。4.1.2发光二极管的结构发光二极管的结构 发发光光二二极极管管是是指指当当在在其其整整流流方方向向施施加加电电压压（称称为为顺顺方方向向）时时，有有电电流流注注入入，电电子子与与空空穴穴符符合合，其其一一部部分分能能量量变变换换为为光光并并发发射射的的二二极极管管。这这种种LED由由半半导导体体制制成成，属属于于固固体体元元件件，工工作作状状态态稳

15、稳定定、可可靠性高，其连续通电时间（寿命）可达靠性高，其连续通电时间（寿命）可达105h以上。以上。LED的发光来源于电子与空穴发生复合时放出的发光来源于电子与空穴发生复合时放出的能量。作为的能量。作为LED用材料，一是要求电子与空穴的用材料，一是要求电子与空穴的输运效率要高；二是要求电子与空穴复合时放出的输运效率要高；二是要求电子与空穴复合时放出的能量应与所需要的发光波长相对应，一般多采用化能量应与所需要的发光波长相对应，一般多采用化合物半导体单晶材料。合物半导体单晶材料。4.1.3发光二极管的驱动发光二极管的驱动 驱动电路是驱动电路是LED(发光二极管发光二极管)产品的重要组成产品的重要组

16、成部分，其技术成熟度正随着部分，其技术成熟度正随着LED市场的扩张而逐步市场的扩张而逐步增强。无论在照明、背光源还是显示板领域，驱动增强。无论在照明、背光源还是显示板领域，驱动电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。作为作为LCD（液晶显示器）的背光源，（液晶显示器）的背光源，LED在便在便携产品中的地位不可动摇，即便是在大尺寸携产品中的地位不可动摇，即便是在大尺寸LCD的的背光源当中，背光源当中，LED也开始挑战也开始挑战CCFL(冷阴极荧光灯冷阴极荧光灯)的主流地位；而在照明领域，的主流地位；而在照明领域，LED作为半导体照明作为半导体照明最关键

17、的部件，更是因为它节能、环保、长寿命、最关键的部件，更是因为它节能、环保、长寿命、免维护等优点而受到市场的追捧。免维护等优点而受到市场的追捧。直流驱动是最简单的驱动方式。当前很多厂家直流驱动是最简单的驱动方式。当前很多厂家生产的生产的LED灯类产品都采用这种驱动方式，即采用灯类产品都采用这种驱动方式，即采用阻、容降压，然后加上一个稳压二极管，向阻、容降压，然后加上一个稳压二极管，向LED供供电，如图电，如图4.3（a）所示。）所示。由于由于LED器件的正向特性比较陡，以及器件的器件的正向特性比较陡，以及器件的分散性，使得在电压和限流电阻相同的情况下，各分散性，使得在电压和限流电阻相同的情况下，

18、各器件的正向电流并不相同，从而引起发光强度的差器件的正向电流并不相同，从而引起发光强度的差异。以白光异。以白光LED为例，白光为例，白光LED需要大约需要大约3.6V的供的供电电压才能实现合适的亮度控制。电电压才能实现合适的亮度控制。大多数便携式电子产品都采用锂离子电大多数便携式电子产品都采用锂离子电池作电源，它们在充满电之后约为池作电源，它们在充满电之后约为4.2V，安，安全放完电后约为全放完电后约为2.8V，显然白光，显然白光LED不能由不能由电池直接驱动。如果能够对电池直接驱动。如果能够对LED的正向电流的正向电流直接进行恒流驱动的话，只要恒流值相同，直接进行恒流驱动的话，只要恒流值相同

19、，各各LED的发光强度就比较相近。考虑到晶体的发光强度就比较相近。考虑到晶体管的输出特性具有恒流的性质，所以可以用管的输出特性具有恒流的性质，所以可以用晶体管来驱动晶体管来驱动LED，如图，如图4.3（b）所示。）所示。此外，利用人眼的视觉暂留特性，采用反复通此外，利用人眼的视觉暂留特性，采用反复通断电的方式使断电的方式使LED器件点燃的方法就是脉冲驱动法，器件点燃的方法就是脉冲驱动法，如图如图4.3（c）所示。）所示。脉宽调制脉宽调制（Pulse-WidthModulation，PWM）技术是一种传统的调光方式，它利用简单的）技术是一种传统的调光方式，它利用简单的数字脉冲，反复开关数字脉冲，

20、反复开关LED驱动器，系统只需要提供驱动器，系统只需要提供宽窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出宽窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节电流，从而调节LED的亮度。该技术的优点在于：的亮度。该技术的优点在于：能够提供高质量的白光、应用简单、效率高。但有能够提供高质量的白光、应用简单、效率高。但有一个致命的缺点是容易产生电磁干扰，有时甚至会一个致命的缺点是容易产生电磁干扰，有时甚至会产生人耳能听见的噪声。产生人耳能听见的噪声。光 电 显 示 技 术图图4.3LED的的3种不同驱动方式种不同驱动方式4.1.4发光二极管的特点及应用发光二极管的特点及应用1.LED的主要特点：

21、的主要特点：(1)LED为非相干光，光谱较宽，发散角大；为非相干光，光谱较宽，发散角大；(2)LED的发光颜色非常丰富；的发光颜色非常丰富；红色：红色：GaP:ZnO或或GaAaP材料材料橙色、黄色橙色、黄色：GaAaP材料材料蓝色：蓝色：GaN材料材料通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全色化。色化。(3)LED的辉度高，即使在日光下，也能视认；的辉度高，即使在日光下，也能视认；(4)LED的单元体积小；的单元体积小；(5)寿命长，基本上不需要维修。寿命长，基本上不需要维修。LED的其他特点：的其他特点：机械强度大，耐振动和耐冲击能力机械强度大，耐振动和

22、耐冲击能力；使用低压电源，供电电压在使用低压电源，供电电压在6-24V之间之间，特别适，特别适用于公共场所用于公共场所；功耗低，易于实现低压驱动功耗低，易于实现低压驱动；体积小，重量轻，适用性强体积小，重量轻，适用性强；寿命长达寿命长达10万小时，响应时间为纳秒级万小时，响应时间为纳秒级；无有害金属汞无有害金属汞，对环境无污染，对环境无污染；改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光；黄绿兰橙多色发光；LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只的价格比较昂

23、贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由每组信号灯需由300500只二极管构成。只二极管构成。2.LED的主要应用的主要应用:LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，早期开发的为普通型来的新型信息显示媒体，早期开发的为普通型LED，是中、低亮度的红、橙、黄、绿，是中、低亮度的红、橙、黄、绿LED已获广泛使已获广泛使用。近期开发的为新型用。近期开发的为新型LED，是指蓝光，是指蓝光LED和高亮和高亮度、超高亮度度、超高亮度LED。它利用发光二极管构成的

24、点阵。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成在面积显示屏幕，使用寿命长、模块或像素单元组成在面积显示屏幕，使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。指示灯：指示灯：LED正在成为指示灯的主要光源正在成为指示灯的主要光源数字显示用显示器：点矩阵型和字段型两种数字显示用显示器：点矩阵型和字段型两种方式方式平面显示器：可进行电视画面显示平面显示器：可进行电视画面显示光源：

25、电视机、空调等的遥控器的光源干涉光源：电视机、空调等的遥控器的光源干涉仪的光源仪的光源低速率、短距离光纤通信系统的低速率、短距离光纤通信系统的光源。光源。4.2发光二极管显示器件发光二极管显示器件4.2.1LED显示器件的显示原理显示器件的显示原理 LED显示屏是通过一定的控制方式，用于显示显示屏是通过一定的控制方式，用于显示文字、文本、图像、图形和行情等各种信息以及电文字、文本、图像、图形和行情等各种信息以及电视、录像信号并由视、录像信号并由LED器件阵列组成的显示屏幕。器件阵列组成的显示屏幕。LED显示屏按使用环境分为室内屏和室外屏，显示屏按使用环境分为室内屏和室外屏，室内屏基本发光点按采

26、用的室内屏基本发光点按采用的LED单点直径有单点直径有3、3.75、5、8和和10等几种规格，室外屏按采等几种规格，室外屏按采用的像素直径有用的像素直径有19、22、26等规格。等规格。LED显示屏按显色分为单基色屏（含伪色彩屏，显示屏按显色分为单基色屏（含伪色彩屏，几在不通的区域安装不同颜色）屏；按灰度级又可几在不通的区域安装不同颜色）屏；按灰度级又可分为分为16、32、64、128、256级灰度屏等。级灰度屏等。LED显显示屏按显示性能分为文本屏、图文屏、计算机视频示屏按显示性能分为文本屏、图文屏、计算机视频屏、电视视频屏、电视视频LED显示屏和行情显示屏和行情LED显示屏等，行显示屏等，

27、行情情LED显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的LED显示屏。显示屏。第第4章章发光二极管发光二极管(LED)显示技术显示技术图图4.3LED显示系统原理图显示系统原理图典型的典型的LED显示系统一般由信号控制系统、扫描显示系统一般由信号控制系统、扫描和驱动电路以及和驱动电路以及LED阵列组成阵列组成,如图如图4.3所示所示。信号。信号控制系统可以是嵌入式控制系统可以是嵌入式LED显示屏的单片机系统、显示屏的单片机系统、独立的微机系统、传呼接收与控制系统等。其任务独立的微机系统、传呼接收与控制系统等。其任务是生成或接收是生成或接收LED显示所需要的数字信

28、号，并控制显示所需要的数字信号，并控制整个整个LED显示系统的各个不同部件按一定的分工和显示系统的各个不同部件按一定的分工和时序协调工作。时序协调工作。行扫描电路主要由译码器组成，用于循环选行扫描电路主要由译码器组成，用于循环选通通LED阵列行。列驱动电路多分为三级管阵列，阵列行。列驱动电路多分为三级管阵列，给给LED提供大电流。移位寄存器提供大电流。移位寄存器/锁存器由传入锁存器由传入并出寄存器和锁存器（或带所存功能的移位寄存并出寄存器和锁存器（或带所存功能的移位寄存器）构成。待显示数据就绪后，控制系统首先将器）构成。待显示数据就绪后，控制系统首先将第一行数据打入移位寄存器并锁存，然后由行扫

29、第一行数据打入移位寄存器并锁存，然后由行扫描电路选通描电路选通LED阵列的第一行，持续一定时间后，阵列的第一行，持续一定时间后，在用同样方法显示后续行，直至完成一帧显示，在用同样方法显示后续行，直至完成一帧显示，如此循环往复。如此循环往复。根据人眼视觉暂留时间，屏幕刷新速率每秒根据人眼视觉暂留时间，屏幕刷新速率每秒25帧以上就没有闪烁感。当帧以上就没有闪烁感。当LED显示屏面积很大显示屏面积很大时以提高视觉效果，可以分区并行显示。在高速时以提高视觉效果，可以分区并行显示。在高速动态显示时，动态显示时，LED的发光亮度与扫描周期内的发的发光亮度与扫描周期内的发光时间成正比，所以，通过调制光时间成

30、正比，所以，通过调制LED的发光时间的发光时间与扫描周期的比值（占空比）可实现灰度显示，与扫描周期的比值（占空比）可实现灰度显示，不同基色不同基色LED灰度组合后便调配出多种色彩。灰度组合后便调配出多种色彩。4.2.3LED显示器件的技术指标显示器件的技术指标1.室内屏系列室内屏系列室内屏面积一般在十几平方米以下，点密度较室内屏面积一般在十几平方米以下，点密度较高，在非阳光直射或灯光照明环境下使用，观看距高，在非阳光直射或灯光照明环境下使用，观看距离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。室内全彩色室内全彩色视频屏主要技术参数：视频屏主要技术参数：基色基色RG

31、B（全彩色）（全彩色）像素直径（像素直径（mm）5.008.00像素间距（像素间距（mm）7.6210.00像素组成像素组成1R1G1B2R1G1B虚拟像素虚拟像素单元面板点数（点）单元面板点数（点）32323216单元面板尺寸（单元面板尺寸（mm）245245320160单元面板质量（单元面板质量（g）1100850物理像素密度（点物理像素密度（点/m2）1720010000虚拟像素密度（点虚拟像素密度（点/m2）1638440000峰值功耗（峰值功耗（W/m2）850750平均功耗（平均功耗（W/m2）350320重量（重量（kg/m2）3636水平可视角度水平可视角度150；垂直可视角度

32、；垂直可视角度150最高亮度（最高亮度（cd/m2）1700800光 电 显 示 技 术室内双基色室内双基色视频屏主要技术参数：视频屏主要技术参数：基色基色RG（红、绿双基色）（红、绿双基色）像素直径（像素直径（mm）3.755.00像素间距（像素间距（mm）4.757.62像素组成像素组成1R1G1R1G单元面板点数单元面板点数6432（或（或8032）8032单元面板尺寸（单元面板尺寸（mm）306153（或（或382153）612245单元面板质量（单元面板质量（g）800500像素密度（点像素密度（点/m2）4300017200峰值功耗（峰值功耗（W/m2）700350平均功耗（平均功

33、耗（W/m2）300200可视角度可视角度150通信距离（通信距离（m）100（无中继）（无中继）光 电 显 示 技 术室内单色屏室内单色屏主要技术参数：主要技术参数：基色基色单色单色像素直径（像素直径（mm）3.03.755.00像素间距（像素间距（mm）4.04.757.62像素组成像素组成1R1R1R单元面板点数单元面板点数643264328032单元面板尺寸（单元面板尺寸（mm）306153612245单元面板质量（单元面板质量（g）7009001500像素密度（点像素密度（点/m2）625004300017200峰值功耗（峰值功耗（W/m2）500350200平均功耗（平均功耗（W/

34、m2）350200100可视角度可视角度150通信距离（通信距离（m）100（无中继）（无中继）光 电 显 示 技 术2.半室外屏系列半室外屏系列半室外屏一般使用发光单灯组成发光点，半室外屏一般使用发光单灯组成发光点，适用于亮度较高又可以防水的环境，如房檐适用于亮度较高又可以防水的环境，如房檐下、橱窗内、光线强烈的大厅等。点间距一下、橱窗内、光线强烈的大厅等。点间距一般在般在7.6210mm；发光颜色一般为单红色；发光颜色一般为单红色或红或红/绿双基色；控制方式根据使用要求，有绿双基色；控制方式根据使用要求，有异步、同步图文、视频等。异步、同步图文、视频等。半室外屏半室外屏主要技术参数主要技术

35、参数：基色基色单色单色/双基色双基色像素直径（像素直径（mm）5.005.00像素间距（像素间距（mm）7.6210.00像素组成像素组成1R1R单元面板点数单元面板点数80323216单元面板尺寸（单元面板尺寸（mm）612245320160单元面板质量（单元面板质量（g）17001000像素密度（点像素密度（点/m2）1720010000峰值功耗（峰值功耗（W/m2）400300平均功耗（平均功耗（W/m2）250200水平可视角度水平可视角度6070；垂直可视角度；垂直可视角度4560最高亮度（最高亮度（cd/m2）300018003.室外屏系列室外屏系列室外屏面积一般在室外屏面积一般在

36、10m2以上，亮度较以上，亮度较高，可以在阳光直射环境使用，观看距离高，可以在阳光直射环境使用，观看距离一般在十几米以外，屏体具备密封防水能一般在十几米以外，屏体具备密封防水能力。根据控制方式和显示颜色，又可分为力。根据控制方式和显示颜色，又可分为以下几种。以下几种。室外全彩色视频屏室外全彩色视频屏主要技术参数主要技术参数：基色基色RGB（全彩色）（全彩色）像素直径（像素直径（mm）15.0018.00像素间距（像素间距（mm）2025像素组成像素组成2R1G1B2R1G1B单元面板点数单元面板点数32163216单元面板尺寸（单元面板尺寸（mm）640320800400单元面板质量（单元面板

37、质量（g）15001000像素密度（点像素密度（点/m2）25001600峰值功耗（峰值功耗（W/m2）1000800平均功耗（平均功耗（W/m2）380350重量（重量（kg/m2）4240水平可视角度水平可视角度70；垂直可视角度；垂直可视角度45最高亮度（最高亮度（cd/m2）7000800光 电 显 示 技 术室外双基色视频屏室外双基色视频屏主要技术参数：主要技术参数：基色基色RG（双基色）（双基色）像素间距（像素间距（mm）11.516.022.0像素组成像素组成2R1G2R1G2R4G单元面板点数单元面板点数321632163216单元面板尺寸（单元面板尺寸（mm）36818451

38、2256704352单元面板质量（单元面板质量（g）100015002300像素密度（点像素密度（点/m2）760040962048峰值功耗（峰值功耗（W/m2）800600500平均功耗（平均功耗（W/m2）300250150可视角度可视角度70通讯距离（通讯距离（m）100（无中继）（无中继）第第4章章发光二极管发光二极管(LED)显示技术显示技术4.3有机发光二极管显示技术有机发光二极管显示技术4.3.1有机发光二极管显示简介有机发光二极管显示简介有机发光二极管或有机发光显示器有机发光二极管或有机发光显示器（OrganicLightEmittingDiode，OLED）本质上属于电致发光

39、（本质上属于电致发光（EL）显示器件。电致发）显示器件。电致发光是在半导体、荧光粉为主体的材料上施加电光是在半导体、荧光粉为主体的材料上施加电而发光的一种现象。电致发光可分为本征型电而发光的一种现象。电致发光可分为本征型电致发光和电荷注入型电致发光两大类。本征型致发光和电荷注入型电致发光两大类。本征型电致发光是把电致发光是把ZnS等类型的荧光粉混入纤维素等类型的荧光粉混入纤维素之类的电介质中，直接或间接地夹在两电极之之类的电介质中，直接或间接地夹在两电极之间，施加电压后使之发光；注入型电致发光的间，施加电压后使之发光；注入型电致发光的典型器件是发光二极管，在外加电场作用下使典型器件是发光二极管

40、，在外加电场作用下使P-N结产生电荷注入而发光。结产生电荷注入而发光。有机发光二极管是基于有机材料的一种有机发光二极管是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件，是自电流型半导体发光器件，是自20世纪中期发世纪中期发展起来的一种新型显示器技术，其原理是通展起来的一种新型显示器技术，其原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光。与液晶显示器件相比，生发光。与液晶显示器件相比，OLED具有具有全固态、主动发光、高亮度、高对比度、超全固态、主动发光、高亮度、高对比度、超薄、低成本、低功耗、快速响应、宽视角、薄、低成本、低功耗、快速响应、宽视角、工作温度范

41、围宽、易于柔性显示等诸多优点。工作温度范围宽、易于柔性显示等诸多优点。OLED器件的结构如图器件的结构如图4.5所示，在纳米铟锡金所示，在纳米铟锡金属氧化物（属氧化物（IndiumTinOxides，ITO）玻璃上制作）玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层金属电极。上方有一层金属电极。OLED属于载流子双注入型属于载流子双注入型发光器件，其发光机理为：在外界电压的驱动下，发光器件，其发光机理为：在外界电压的驱动下，由电极注入的电子与空穴在有机材料中复合而释放由电极注入的电子与空穴在有机材料中复合而释放出能量，并将能量传递给

42、有机发光物质的分子，后出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。为增激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。为增强电子和空穴的注入和传输能力，通常又在强电子和空穴的注入和传输能力，通常又在ITO和和发光层间增加一层有机空穴传输材料或在发光层与发光层间增加一层有机空穴传输材料或在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层，以提高发光效金属电极之间增加一层电子传输层，以提高发光效率。率。光 电 显 示 技 术图图4.5OLED器件的结构器件的结构为了形象说明为了形象说明OL

43、ED构构造，可以做个简单的比喻：造，可以做个简单的比喻：每个每个OLED单元就好比一块单元就好比一块汉堡包，发光材料就是夹汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜。在中间的蔬菜。发光过程通常由以下发光过程通常由以下5个阶段完成：个阶段完成：（1）在外加电场的作用下载流子的注入：电子）在外加电场的作用下载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。能薄膜注入。（2）载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从）载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。（3）载流子的复合：电

44、子和空穴复合产生激子。）载流子的复合：电子和空穴复合产生激子。（4）激子的迁移：激子在电场作用下迁移，能）激子的迁移：激子在电场作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态。态。（5）电致发光：激发态能量通过辐射跃迁，产）电致发光：激发态能量通过辐射跃迁，产生光子，释放出能量。生光子，释放出能量。每个每个OLED的显示单元都能受控制地产生的显示单元都能受控制地产生3种不种不同颜色的光。同颜色的光。OLED与与LCD一样，也有主动式和被动一样，也有主动式和被动式之分，被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。式之分，被动方式下由行列地址选中

45、的单元被点亮。主动方式下，主动方式下，OLED单元后有一个薄膜晶体管单元后有一个薄膜晶体管（TFT），发光单元在），发光单元在TFT驱动下点亮；主动式的驱动下点亮；主动式的OLED比较省电，但被动式的比较省电，但被动式的OLED显示性能更佳。显示性能更佳。与与LCD比较，会发现比较，会发现OLED优点不少，优点不少，OLED可以自可以自身发光，而身发光，而LCD则不发光，所以则不发光，所以OLED比比LCD亮得多，亮得多，对比度大，色彩效果好；对比度大，色彩效果好；OLED也没有视角范围的限也没有视角范围的限制，视角一般可达到制，视角一般可达到160，这样从侧面也不会失真；，这样从侧面也不会失

46、真；LCD需要背景灯光点亮，需要背景灯光点亮，OLED只需要点亮的单元才只需要点亮的单元才加电，并且电压较低，所以更加省电；加电，并且电压较低，所以更加省电；OLED的重量的重量还比还比LCD轻得多；轻得多；OLED所需材料很少，制造工艺简所需材料很少，制造工艺简单，大量生产时的成本要比单，大量生产时的成本要比LCD节省节省20%。不过现在。不过现在OLED最主要的缺点是寿命比最主要的缺点是寿命比LCD短，目前只能达到短，目前只能达到5000h，而，而LCD可达可达10000h。4.3.2有机发光显示器件的分类及特点有机发光显示器件的分类及特点按按照照组组件件所所使使用用的的载载流流子子传传输

47、输层层和和发发光光层层有有机机薄薄膜膜材材料料的的不不同同，OLED可可分分为为两两种种不同的技术类型：不同的技术类型：一一是是以以有有机机染染料料和和颜颜料料等等为为发发光光材材料料的的小小分分子子基基OLED，典典型型的的小小分分子子发发光光材材料料为为Alq（8-羟基喹啉铝）；羟基喹啉铝）；另另一一种种是是以以共共轭轭高高分分子子为为发发光光材材料料的的高高分分子子基基OLED，简简称称为为PLED，典典型型的的高高分分子子发发光材料为光材料为PPV（聚苯撑乙烯及其衍生物）。（聚苯撑乙烯及其衍生物）。有机小分子有机小分子OLED的原理是：从阴极注入电子，从的原理是：从阴极注入电子，从阳极

48、注入空穴，被注入的电子和空穴在有机层内传阳极注入空穴，被注入的电子和空穴在有机层内传输。第一层的作用是传输空穴和阻挡电子，使得没输。第一层的作用是传输空穴和阻挡电子，使得没有与空穴复合的电子不能进入正电极；第二层是电有与空穴复合的电子不能进入正电极；第二层是电致发光层，被注入的电子和空穴在有机层内传输，致发光层，被注入的电子和空穴在有机层内传输，并在发光层内复合，从而激发发光层中的分子产生并在发光层内复合，从而激发发光层中的分子产生激子，激子辐射跃迁而发光。激子，激子辐射跃迁而发光。对于聚合物电致发光过程则解释为：在电场的作用对于聚合物电致发光过程则解释为：在电场的作用下，将空穴和电子分别注入

49、到共轭高分子的最高占下，将空穴和电子分别注入到共轭高分子的最高占有轨道（有轨道（HOMO）和最低空轨道（）和最低空轨道（LUMO），于是），于是就会产生正、负极子，极子在聚合物链段上转移，就会产生正、负极子，极子在聚合物链段上转移，最后复合形成单重态激子，单重态激子辐射跃迁而最后复合形成单重态激子，单重态激子辐射跃迁而发光。发光。高分子聚合物高分子聚合物OLED可以使用旋转涂覆、光可以使用旋转涂覆、光照蚀刻，以及最终的喷墨沉积技术来制造。照蚀刻，以及最终的喷墨沉积技术来制造。一旦喷墨沉积和塑料衬底技术得以成熟，一旦喷墨沉积和塑料衬底技术得以成熟，PLED显示器件将可以被任意定制来满足各种显示器

50、件将可以被任意定制来满足各种尺寸的需求。尺寸的需求。小分子聚合物小分子聚合物OLED器件可以使用真空蒸镀技术制器件可以使用真空蒸镀技术制造。小的有机分子被装在造。小的有机分子被装在ITO玻璃衬底上的若干层玻璃衬底上的若干层内。与基于内。与基于PLED技术的器件相比，技术的器件相比，SMOLED不仅不仅制造工艺成本更低，可以提供全部制造工艺成本更低，可以提供全部262000种颜色的种颜色的显示能力，而且有很长的工作寿命。小分子聚合物显示能力，而且有很长的工作寿命。小分子聚合物OLED器件与聚合物相比，小分子具有两方面的突器件与聚合物相比，小分子具有两方面的突出优点：一是分子结构确定，易于合成和纯