關于光電顯示材料第一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日2.5等離子體顯示材料什么是等離子體？等離子體就是被激發電離氣體，達到一定的電離度，氣體處于導電狀態，這種狀態的電離氣體就表現出集體行為，即電離氣體中每一帶電粒子的運動都會影響到其周圍帶電粒子，同時也受到其他帶電粒子的約束。由于電離氣體整體行為表現出電中性，也就是電離氣體內正負電荷數相等，稱這種氣體狀態為等離子體態。由于它的獨特行為與固態、液態、氣態都截然不同，故稱之為物質第四態。2023/3/182第二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日固體

冰液體

水氣體

水汽等離子體

電離氣體溫度00C1000C100000C3第三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。高溫等離子體只有在溫度足夠高時發生的。太陽和恒星不斷地發出這種等離子體，組成了宇宙的99％。低溫等離子體是在常溫下發生的等離子體(雖然電子的溫度很高）。等離子體分類2023/3/184第四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日電流電壓ABC：非自持放電，靠紫外線、宇宙射線作用使氣體產生微弱電離。達到C點后氣體被擊穿，變成不穩定的自持放電，并開始發光，此時的電壓稱為著火電壓。EF區正常輝光放電區，相應的電壓為維持電壓異常輝光放電弧光放電三個狀態：熄火態、過渡態和著火態2023/3/185第五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日等離子體發光原理圖(a)電子同正離子復合；（b）正負離子復合等離子體發光原理：氣體的電子獲得足夠的能量后，可以完全電離。一方面，這種電子具有較大的動能，能在氣體中高速飛行，同時與其他粒子碰撞，使得更多粒子電離。另一方面，電離的粒子之間也會發生復合，并以光的形式釋放出能量。2023/3/186第六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日等離子體顯示器的工作原理與一般日光燈原理相似，它在顯示平面上安裝數以十萬計的等離子管作為發光體(象素)。每個發光管有兩個玻璃電極、內部充滿氦、氖等惰性氣體，其中一個玻璃電極上涂有三基色熒光粉。當兩個電極間加上高電壓時，引發惰性氣體放電，產生等離子體。等離子產生的紫外線激發涂有熒光粉的電極而發出不同的由三基色混合的可見光。每個等離子體發光管就是等離子體顯示器的像素，人們看到的畫面就是由這些等離子體發光管形成的“光點”匯集而成的。等離子體顯示(PlasmaDisplayPanel，PDP)等離子體顯示主要是利用電極加電壓，惰性氣體游離產生的紫外光激發熒光粉發光制成的顯示屏。2023/3/187第七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第5章等離子體顯示技術等離子顯示屏的組成、結構特征PDP顯示屏基本結構后層玻璃板結構：在后層玻璃板上有尋址電極，其上覆蓋一層電介質。紅、綠、藍彩色熒光粉分別排列在不同的尋址電極上，不同熒光粉之間用壁障相間。前玻璃板結構：在前玻璃板上成對地制作有掃描和維持透明電極，其上覆蓋一層電介質，MgO保護層覆蓋在電介質上。前、后玻璃板拼裝，封口，并充入低壓氣體，在兩玻璃板間放電。第八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日等離子顯示屏的組成、結構特征PDP由前后兩片玻璃組成。前板玻璃上有透明ITO維持電極及加強ITO導電性的Bus電極，并且在電極上覆蓋透明介電層及防止離子撞擊介電層的MgO保護層。后板玻璃上有數據面電極、介電層及長條狀的隔層在每個隔層內印刷R、G、B三種熒光材料。最后在兩個基板內注入氖（Ne）及氙（Xe）惰性氣體后封裝，氣壓只有數百Torr的高真空狀態。第九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日MIP--EIIIII-----------------------

νNeNemNe+NeNe+Ne+Ne+Ne+Ne+Ne+Nem-Ar+

ν發射電子區放出電子發射出的電子放電轟擊稀有氣體電極電極PDP像素放電、發光單元結構Note:1.PDP發光=>電極加電壓，正負極間激發放出電子，電子轟擊惰性氣體，發出真空紫外線；

2.真空紫外線射在熒光粉上，使熒光粉發光。第十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日X1X2X3Y1Y2Y3ON亮OFF不亮PDP如何發光形成圖形要點亮某個地址的燈泡，開始要在相應行上加較高的電壓，等該燈泡點亮后，可用低電壓維持氖氣燈泡的亮度。關掉某個燈泡，只要將相應的電壓降低。燈泡開關的周期時間是15ms，通過改變控制電壓，可以使等離子板顯示不同灰度的圖形。第十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP如何發光形成圖形第十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP如何發光形成圖形第十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日X1X2X3Y1Y2Y3ONOFFPDP如何發光形成圖形第十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日A單色等離子體顯示基本結構Ne-Ar混合氣體在一定電壓下產生氣體放電，發射出582nm橙色光。AC-PDPDC-PDP第十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日介質層：電極通過介質層以電容的形式耦合到氣隙中；MgO保護層：降低器件工作電壓，同時耐離子轟擊，提高器件工作壽命。B彩色等離子體顯示基本結構對向放電式表面放電式2023/3/1816第十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日電極的安排區二電極對向放電（ColumnDischarge）三電極表面放電（SurfaceDischarge）電極層覆蓋有保護介質，放電單元節距為0.3mm，分辨率高，顯示容量大，可作為計算機終端等中小屏幕等顯示電極不加保護層，暴露于放電空間，容易實現彩色顯示，節距0.6mm，主要用于大屏幕平板電視等。對向放電式表面放電式第十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日以42英寸PDP為例，這一尺寸的PDP有1226880個像素點像素點結構圖第十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日Separatingtheaddressperiodandsustainperiodofeachsub-fieldSF1SF2SF3SF4SF5SF6SF7SF8OriginalImage12480128T64T32T16T8T4T2T1T1TVfield(time)scanlineaddresssustainsub-fieldPlasmaDisplay（PDP）各子場顯示方式第十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第二十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日等離子體發光材料等離子體氣體材料主要是惰性氣體，特別是以氖氣為主，另外摻雜一些其它氣體。Ne+He、Ne+Ar：

橙紅色光He+Xe：

紫外光PDP用三基色熒光粉應滿足如下條件：在真空紫外區高效吸收；在同一放電電流時，通過三基色熒光粉發光混合獲得白光；具有鮮明的色彩度；穩定性好；涂粉和熱處理工藝具有穩定性；余輝時間短。2023/3/1828第二十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日PDP三基色氧化物熒光粉2023/3/1829第二十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日3.受光顯示材料液晶顯示材料電致變色顯示材料電泳著色顯示材料2023/3/1830第三十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日1888年奧地利植物學家Reinitzer在顯微鏡中觀察到膽甾醇苯甲酸酯(俗稱膽固醇)在145.5℃時，熔化成一種霧濁液體，在178.5℃時，突然全部變成清亮的液體。當冷卻時，先出現紫藍色，而后自行消失，物質再呈混濁狀液體。某些有機物的結晶，受熱熔融或被溶解之后，失去了固態物質的剛性，產生了流動性，表觀上看似乎由結晶態變成液態，但這種流動性物質的分子仍然保持著有序排列，在物理性質上呈現各向異性，這種各向異性的流動液體再繼續加熱，則得到各向同性的液體。也就是說，某些結晶熔化時，要經過一種兼有液體和晶體的部分性質的流體的過渡狀態。物質的這種既有液體的流動性，又具有晶體的分子排列整齊、各向異性的狀態，叫做物質的液晶態。3.1液晶顯示材料2023/3/1831第三十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日液晶分子的特點：液晶分子的幾何形狀與球狀分子相比發生了明顯的伸長或扁化。分子末端含有強極性或易于極化的原子或原子團，使分子保持取向有序。液晶分子長軸不易彎曲，有一定的剛性。生成液晶相的能力以及液晶相的穩定性與上述三個因素的強弱有關，是三個特性的綜合體現。2023/3/1832第三十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

采用降溫的方法,既將熔融的液體降溫，當降溫到一定程度后分子的取向有序化，從而獲得液晶態．

有機分子溶解在溶劑中，使溶液中溶質的濃度增加，溶劑的濃度減小，有機分子的排列有序而獲得液晶．溶致液晶熱致液晶作為顯示技術應用的液晶都是熱致液晶按照液晶的形成條件分類第三十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日熱致液晶的相變有以下兩種：晶體各向同性液體液晶相晶體液晶相各向同性液體Ⅰ、互變相變型Ⅱ、單變相變型2023/3/1834第三十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日１．棒狀分子２．盤狀分子３．由長鏈或盤狀分子連接而成的柔性長鏈聚合物４．由雙親分子自組裝而成的膜按照構成液晶態的結構單元分類第三十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日向列型液晶、近晶型液晶、膽甾型液晶。按照液晶態的結構分類3/18/202336第三十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日向列型液晶由長徑比很大的棒狀分子組成，保持與軸向平行的排列狀態。因為分子的重心雜亂無序，并容易順著長軸方向自由移動，所以像液體一樣富于流動性；近晶型分子由棒狀或條狀分子呈二維有序排列組成。層內分子長軸相互平行，其方向可以垂直于層面或與層面成傾斜排列。層與層之間的作用較弱，容易滑動，因此具有二維的流動特性；2023/3/1837第三十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日膽甾型液晶，也稱螺旋狀液晶

分子依靠端基的相互作用彼此平行排列成層狀結構，分子的長軸與層平面平行，而相鄰兩層之間分子長軸的取向依次規則的扭轉一定的角度，層層累加形成螺旋面結構。

旋轉360的層間距離稱為螺距，反射光波長與螺距有關，而溫度變化時螺距會發生變化。2023/3/1838第三十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日液晶顯示是依靠液晶的電光效應和熱光效應，具體分類：①電場效應：利用介電常數的各向異性。屬于這種的有扭曲型、超扭曲型、賓主效應型、相變型、電控雙折射型、鐵電效應型等；②電流效應：利用介電常數各向異性與電導率各向異性。屬于這種的只有動態散射型一種；③電熱效應：利用電極加熱使液晶狀態發生變化，有存儲性。④熱光效應：激光寫入型和膽甾熱變色型；液晶顯示2023/3/1839第三十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日（1）液晶的各向異性P型液晶（Δε>0）正介電各向異性液晶N型液晶（Δε<0）負介電各向異性液晶

液晶短軸方向ε⊥液晶長軸方向ε∥1、液晶的光電特性在外電場作用下，分子的排列極易發生變化P型液晶分子長軸方向平行于外電場方向N型液晶分子長軸方向垂直于外電場方向目前液晶顯示器主要應用P型液晶。液晶分子大多由棒狀或碟狀分子形成,所以與分子長軸平行或垂直方向的物理特征會有所差異，這就是液晶分子結構的異方性．第四十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

液晶具有雙折射這一晶體特性

no為尋常光折射率，其偏振方向與分子長軸垂直，ne則平行光學各向異性定義為

△n與介電常數、清亮點、有序程度等參數相關2、液晶的雙折射液晶的折射率：以P型為例，長軸為光軸△第四十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日折射率的溫度依賴性折射率隨溫度的升高而降低折射率各向異性也隨溫度上升而降低溫度接近清亮點時，各向異性急劇下降，并消失液晶的雙折射這一因素對高溫工作的液晶器件有著非常大的影響第四十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日折射率的頻率依賴性

隨著測試光源的頻率的變化，液晶的折射率也發生變化頻率升高，折射率增大

液晶的雙折射在可見光波段內，折射率的變化足以影響顯示器件的色度第四十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日液晶器件所基于的三種光學特性由于液晶具有單軸晶體的光學各向異性，所以具有以下光學特性：1）能使入射光沿液晶分子偶極矩的方向偏轉；2）使入射的偏光狀態，及偏光軸方向發生變化；3）使入射的左旋及右旋偏光產生對應的透過或反射。液晶器件基本就是根據這三種光學特設計制造的。第四十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日液晶材料在施加電場（電流）時，其光學性質會發生變化，這種效應稱為液晶的電光效應。液晶電光效應的機理，本質來講都是液晶分子在電場作用下改變其分子排列或造成分子變形的結果。3、液晶的電光效應第四十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日針對不同的運動方式，液晶有幾個粘度

η1—指向矢與流速方向以及流速梯度方向均垂直時的粘滯系數

η2—指向矢與流速方向平行時的粘滯系數——近似于體積粘度

η3—指向矢與流速方向垂直，但與速度梯度方向平行時的粘滯系數

γ—指向矢轉動時所引起的粘滯系數η2η1η3γ4、液晶的粘度第四十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日粘度的本質是分子間內摩擦力

速度梯度為1時單位面積的內摩擦力，分動力學粘度、運動粘度體積粘度屬于動力學范疇，單位為PaS或P；運動粘度單位m2/s。液晶有其自己的特點和限制，有一定極限

液晶的粘度與介電常數、清亮點、折射率有關粘度與溫度基本呈指數關系

γ∝SδexpB/T,溫度上升，粘度降低；溫度下降，粘度增加兩體系混合后的粘度并非線性疊加

4、液晶的粘度第四十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日偏振片透光原理：

偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，如果讓兩個偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個偏振片．5、液晶顯示器的基本原理第四十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

把液晶放在兩個偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此平行的．如果上下兩玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子將采取逐漸過渡的方式被扭轉成螺旋狀．液晶顯示器的基本原理第四十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

如果有光線進入,通過第一個偏振片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向.由于光線沿著分子排列的方向傳播，光線最終將從另一端射出．如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向將與電場方向平行，光線由于不能扭轉將不會通過第二個極板．液晶顯示器的基本原理第五十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶，利用電場控制液晶的轉動．不同的電場大小就會形成不同的灰階亮度．液晶顯示器的基本原理第五十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日第五十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日ON背光源LightSourcepolarizer偏光器polarizerOFFLiquidcrystalelectrodeGrayscale:controllingapenetratingopticalamountbylightphasecontrolofliquidcrystal?grayscale:brightnesslevelofeachpixelforexpressingimageLCD液晶顯示屏圖像顯示原理PrincipleofimagedisplayschemeforLCD第五十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日液晶顯示器是一個由上下兩片導電玻制成的液晶盒，盒內充有液晶，四周用密封材料——膠框密封，盒的兩個外側貼有偏光片。6、液晶顯示器的結構第五十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日TN-LCD(扭曲向列型液晶顯示器）：

TwistedNematic-LCD

常用于電子手表，計算器．7、常見的幾種液晶顯示器第五十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日STN-LCD(超扭曲向列型液晶顯示器）

SuperTwistedNematic-LCD

常用于手機顯示屏,游戲機屏

常見的幾種液晶顯示器第五十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日TFT-LCD(薄膜型液晶顯示器）：

ThinFilmTransistor-LCD

常用于液晶顯示屏，數碼照相機常見的幾種液晶顯示器第五十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

液晶盒中玻璃片的兩個外側分別布有偏光片，這兩片偏光片的偏光軸相互平行（黑底白字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白型），且與液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是將高分子塑料薄膜在一定的工藝條件下進行加工而成的。TN、STN型的結構第五十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日向列型液晶夾在兩片玻璃中間，這種玻璃的表面上先鍍有一層透明導電薄膜ITO(氧化銦錫)以作電極之用，然后在有薄膜電極的玻璃上涂取向層PI(聚酰亞胺)，以使液晶順著一個特定且平行于玻璃表面的方向排列。液晶的自然狀態具有90度的扭曲，利用電場可使液晶分子旋轉，液晶的雙折射率隨液晶的方向而改變，結果偏振光經過TN型液晶后偏振方向發生轉動。TN型的液晶第五十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日只要選擇適當的厚度使偏振光的偏振方向剛好改變90度，就可利用兩個平行偏光片使得光完全不能通過。而足夠大的電壓又可以使得液晶方向與電場方向平行，這樣光的偏振方向就不會改變，光就可通過第二個偏光片．TN型的液晶第六十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

STN型的顯示原理與TN相類似，不同的是TN扭轉式向列場效應的液晶分子是將入射光旋轉90度，而STN超扭轉式向列場效應是將入射光旋轉180~270度。STN型的液晶第六十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日單純的TN液晶顯示器本身只有黑白兩種情形，而STN液晶顯示器牽涉液晶材料的關系，以及光線的干涉現象，因此顯示的色調都以淡綠色與橘色為主。如果在單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片，并將單色顯示像素分成三個子像素，分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，也可以顯示出全彩模式的色彩。STN型的液晶第六十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日TFT型的液晶第六十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日

在玻璃基片上沉積一層硅，通過印刷光刻等工序作成晶體管陣列，每個像素都設有一個半導體開關，其加工工藝類似于大規模集成電路。再把液晶灌注在兩片玻璃之間,由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而，每個節點都相對獨立，并可以進行連續控制，這樣的設計不僅提高了顯示屏的反應速度，同時可以精確控制顯示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真，稱為真彩

．

TFT型的液晶第六十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日對于TFT-LCD而言彩色濾光片是很重要的，利用紅，綠，藍三原色，可混合出各種不同的顏色，很多平面顯示器就是利用此原理顯示色彩，把三種顏色分成獨立的三個點，各自擁有不同的灰階變化，然后把臨近的三個RGB顯示的點當作一個像素。TFT型的液晶第六十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日8、液晶顯示的優點①低壓、低功耗

2～3V的工作電壓和幾個微安的工作電流，功耗只有10-6～10-5W/cm2，與大規模集成電路的發展相適應。②平板結構液晶顯示器的基本結構是兩片導電玻璃，中間灌有液晶的薄形盒，易于控制顯示面積和厚度。③顯示信息量大液晶顯示中，各象素點之間不用采取隔離措施，所以在同樣顯示窗口內可容納更多的象素。④易于彩色化液晶無色，所以可采用濾色膜容易實現彩色。⑤長壽命⑥無輻射、無污染

CRT中有X射線輻射，PDP中有高頻電磁輻射，液晶不會有這種情況出現。2023/3/1866第六十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日9、液晶顯示的缺點②響應速度慢液晶在顯示快速移動的畫面時，質量不好，可通過減薄液晶厚度和改進電路來改善。另外也不適用于高寒和高熱地區使用。①顯示視角小大部分液晶顯示的原理依靠液晶分子的各向異性，對不同方向的入射光，反射率是不一樣的，視角一旦增大對比度迅速下降。2023/3/1867第六十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日液晶材料常用液晶顯示材料有幾十種，主要分為如下類型：①甲亞胺（西夫堿）類②安息香酸酯類③聯苯類和聯三苯類④環己烷基碳酸酯類⑤苯基環己烷基類和聯苯環己烷基類⑥環己烷基乙基類2023/3/1868第六十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日電子紙顯示

電子墨水、反轉球技術和雙穩態膽甾醇液晶電子紙顯示第六十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日電致變色顯示

在電的作用下，物質發生氧化還原反應，使物質的顏色發生可逆性變化的現象稱為電致變色。利用這種現象制作的顯示器件稱作電致變色顯示器。（Electrochomericdisplay，ECD）電泳顯示

電泳是指懸浮在液體中的帶電粒子在外電場作用下定向移動并附著在電極上的現象。如果帶電粒子有一定顏色，就可以利用電泳實現信息顯示，稱為電泳顯示（Electrophoreticdisplay，EPD）第七十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日巨大的國內市場筆記本、平板電視、便攜音頻/視頻設備手機政府大力支持優惠的稅收政策內存/半導體/硅片領域專家和工程技術人員儲備廉價的勞動力成本成熟的LCD生產線筆記本、平板電視組裝線在微電子、光電子、材料、化學領域有良好的配套技術政府對支持平板顯示行業具有高的效率我國在平板顯示領域的市場優勢第七十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期日自然資源短缺（水、電）逐漸增加的人工成本（特別是熟練工人）基礎設施投入不足缺乏核心設備超凈室管理經驗和產品管理理念欠缺融資環境不如臺灣、日本和韓國開放缺乏核心技術市場敏銳力不夠產能滯后我國平