顯示技術(shù)資料1

二、液晶顯示器件中無源矩陣驅(qū)動的交叉效應(畫出示意圖)(1)交叉效應交叉效應的英文是crosstalk,原來是指多路通信中兩條互不相干線路之間的“串音”現(xiàn)象。在液晶顯示器的多路驅(qū)動中也有類似的現(xiàn)象，即當一個像素上施加電壓時，附近未被選中的像素上也會有一定電壓。當所施加的電壓大于Vth較多，而液晶顯示器的電光曲線又不夠陡峭時，附近未被選中的像素也會部分呈現(xiàn)顯示狀態(tài)，這就是液晶顯示器無源多路驅(qū)動時固有的交叉效應。液晶是容性高電阻率(1010?10]1Q?cm)材料,夾在X、Y電極群中的每個液晶像素可等效為一個高電阻與一個小電容并聯(lián)的阻抗，于是全部矩陣單元成為立體電路，各像素間就有了電耦合的途徑。為了說明問題，舉一個最簡單的2X2矩陣，如圖3-80所示。在電極X1上加電壓*,并讓Y1電極接地，而讓其他電極開路。如果*只是略大于閾值電壓匕h，則該電壓會全部加在像素P11上，使它轉(zhuǎn)變?yōu)轱@示態(tài)(例如透明)，而另外的像素仍是未顯示態(tài)(暗態(tài))。圖3-卸2XW電阡油晶品亦屏脫其?敏電京然而，當外加電壓此足夠高時，即使它只加在電極x1和Y]間的P11像素上，由圖3-80(b)的等效電路可知，像素P12、P21和P22上也會有V0/3電壓，所以這些像素也會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱翍B(tài)，這就是本節(jié)所要討論的交叉效應。隨著行、列電極數(shù)目的增大，交叉效應的程度會加劇，并且變得很復雜。由2X2陣列等效電路可知液晶具有雙向?qū)ㄌ卣魇钱a(chǎn)生交叉效應的主因，這樣，外加電壓只根據(jù)阻抗大小來分配電壓。交叉效應會嚴重地降低圖像質(zhì)量，主要是對比度降低。我們定義像素P11為全選點；像素P12和P21只與電源的一端直接相連，定義為半選點；像素P22不與電源相連，定義為非選點。(2)NXM矩陣液晶顯示的交叉效應設有一個N行M列(NXM)的矩陣液晶顯示屏，它的等效電路示于圖3-81中，屏中每個像素都用一個長方塊表示，并假定電源Va只加在第i行電極和第j列電極上。該等效電路有(N+M+1)個節(jié)點和(M

xN+2)條支路，設每個像素阻抗相同，忽略電極和聯(lián)線的電阻，并假定除X.、Y.以外的所有行、列電極全部處于開路狀態(tài)，則從i和j電極端口看過去的等效電路如圖3-81(a)所示。在i、j端口間有一條直接支路，阻抗為Z.j,以及很多由附近像素阻抗串并聯(lián)組成的復雜支路。戶w誡伯像素的慘素非，行.罪『她/列的楝素的Mo圄3-￡1炬陽:粗曲顯示屏的等姓電藉194o圄3-￡1炬陽:粗曲顯示屏的等姓電藉如果將所有的開路行電極連在一起，所有開路的列電極也連在一起,則圖3-81(a)的等效電路可簡化成(b)中所示。圖3-81(b)中的等效電路可以進一步簡化成圖3-82中的電路。很顯然，處在i行和j列上的全選點像素的電壓要高于其他像素上的電壓。i行和j列上的其他像素是半選點，而其余所有像素則為非選點。這些像素上的電壓都要低于全

選點（i,頂）的阻抗Z..上的電壓。當外加電壓vj略高于Vth時，全選像素從暗態(tài)變?yōu)榱翍B(tài)。如果外加電壓超過2Vth后，則位于i行和j列上的半選像素也將變?yōu)榱翍B(tài)。當電壓繼續(xù)增大到足夠高，所有像素都將變?yōu)榱翍B(tài)。由圖3-82可知,（i,j）間的電阻和電容為：_N-M-1也一N、M△廠_N-M，lN+M-1°其中:R、C分別為單元像素的電阻和電容。若取N=M,則上式簡化為于表3.14中列出了N=8和N=8時的全選點、半選點和非選點上的電壓。表314 電壓分布（圖3-咬情況）(7EW5t)電壓%Ji%N=B7U5%V15用V2F00上述的掃描方式稱為逐點掃描，對于一個像素單元來說，脈沖占空系數(shù)為1/N-M或1/N2,這對較慢的液晶響應特性是非常不理想的。所以一般采用逐行掃描。在這種方法中，每個單元像素上施加的電壓會因顯示圖形內(nèi)容不同而不同。如果圖形為左半個畫面明，右半個畫面暗，則其等效電路如圖3-83所示。各類像素上的電壓見表3.15。表315 逐行掃描左明右暗畫面的電壓分布選擇窟半選擇點非選擇點%V-1心產(chǎn)A+119VaV9V0Fo0由表3.15可見，即使N不是很大，選擇點與半選擇點電壓也幾乎是相等了。以上假定全部非選擇行和列為開路，實際電路中非選擇電極接地或為零伏，這種情況下在未選擇電極之間也會有電壓，其大小是選擇電極間所施加電壓V0的1/2。三、畫出逐行掃描光柵并解釋行正程、逆程、周期、頻率及逆程系數(shù)。逐行掃描是指電子束從左到右沿垂直方向從上到下以均勻速度依次地一行緊接一行掃過屏幕。掃描電子束移動軌跡的集合體便形成掃描光柵，如圖2-26所示，它由水平掃描和垂直掃描兩部分組成。^2-26逑行掃描光柵稱水平方向的掃描為行掃描。沿水平方向從左到右的掃描,如圖2-26中1-2、3-4等實線所示的掃描為正程掃描，簡稱行正程。行正程的時間以7Ht表示。沿水平方向從右至左的掃描，如圖中2-3、4-5等虛線所示的掃描稱為行逆程掃描，簡稱為行逆程或行回掃。行逆程時間以THr表示。所以行周期th=THt+THr；行掃描頻率fH=1/Th;行逆程系數(shù)a=TH/TH，按電視標準規(guī)定為18%。。'稱垂直方向的掃描為幀掃描。沿垂直方向從上向下的掃描稱為幀正程掃描，簡稱為幀正程，幀正程時間以TFt表示；沿垂直方向從下向上的掃描稱為幀逆程掃描，簡稱幀逆程或幀回掃。幀逆程時間以TFr表示，所以幀周期Tf=TFt+TFr；幀掃描頻率fF=1/Tf;幀逆程系數(shù)。=TFr/Tf，按電視標準規(guī)定。=8%。 r在電視設備中行掃描與幀掃描是同時進行的，這樣每行正程掃描線有點向下傾斜，并在熒光屏上由掃描行組成均勻柵狀發(fā)光面，稱為光柵,如圖2-26(a)所示。無論是行逆程還是幀逆程都是無用的掃描線，它們的存在會使圖像質(zhì)量下降?？捎孟[信號使在逆程時間內(nèi)電子束截止，從而將回掃線消除這時光柵應如圖2-26(b)所示。在逐行掃描中，第二幀的光柵應該與第一幀的光柵重疊，這就要求Tf是Th的整數(shù)倍，我國規(guī)定每幀是625行。逐行掃描電視的圖像質(zhì)量好，掃描電路簡單，其缺點是要求通帶很寬，因此逐行掃描只用于工業(yè)電視和未來的高清晰度電視,而在廣播電視中均采用隔行掃描。四、PAL制式解決的圖像傳輸問題及其原理PAL制式1967年西德和英國首先采用PAL制式。我國也采用這個制式?？紤]伴音載頻、視頻和射頻特性的差異，每種制式中還分成多種，如PAL/B、PAL/G、PAL/H、PAL/D等，我國采用PAL/D制式。PAL制式的特點是克服了NTSC制式的相位敏感性，在原來正交平衡和同步檢波等基本措施的基礎上,將其中一個已調(diào)幅的紅色差信號進行逐行倒相。這就使任意兩個相鄰掃描行的紅色差信號相位總是相180°。這樣可以利用相鄰掃描行色彩的互補性來消除相位失真引起的色調(diào)失真。該制式是NTSC制式的改進，其主要優(yōu)點是對傳輸過程中相位失真不敏感；主要缺點是彩色清晰度略低于NTSC制，信號處理較繁，接收機電路較復雜。該制式是世界上用得最多的一種制式。PAL制式又稱逐行倒相正交平衡調(diào)幅制式，“PAL"是PhaseAlternationLine的縮寫。它是針對NTSC制式的主要缺點提出的一種改進制式，能有效地克服微分相位失真。其信號處理的特點基于“逐行倒相”，即在傳送色度信號時，發(fā)送端將FV分量逐行倒相，而FU分量仍然和NTSC制式中的FU分量一樣處理。土FV與FU仍保持正交特點。因此,PAL制式的色度信號可以表示為風風in在沒有相位失真時“，逐行倒相”技術(shù)體現(xiàn)不出優(yōu)點。如果傳輸中色度信號存在相位矢量，例如fn和fn1行的某一種顏色矢量產(chǎn)生逆時針方向的相移乙a,在沒有相位失真時“，逐行倒相”技術(shù)體現(xiàn)不出優(yōu)點。如果傳輸中色度信號存在相位矢量，例如fn和fn1行的某一種顏色矢量產(chǎn)生逆時針方向的相移乙a,在接收機中進行同步解調(diào)以前，必須把已倒相的-FV分量再倒相復原成+FV分量，即將Fn+1矢量相對FU軸鏡像復原成Fn矢量。/'iEnWcc心ICLfH利轂波整大□L3MH/低通波沖粽幅度招陪 一-U平御調(diào)幗精(IIJMHZ副詼波發(fā)生右幅度壓碰■移摑那么Fn變?yōu)镕N，而Fn+1變?yōu)镕N+1,如圖2-42(a所示。當接收機中將FN+1鏡像復原為F〃N+1時，失真矢量FN和F〃N+1分布在未失真矢量Fn的兩旁，失真相位乙a大小相等，方向相反，見圖2-42(b)。(a) (b)若把FN和F〃N+1前后兩行進行平均，則平均矢量的相角a不變,意味著沒有色調(diào)失真，而平均矢量的長度減小為IFnIcosAa,說明飽和度減小，但是人眼對飽和度的下降并不敏感。(a) (b)S2-42有相位失真時尸邸和與_［的合成情況我們在觀看顯示屏時，人眼感覺到的是第n行和第(n+1)行顏色視覺的平均效果。假設第n行傳送的是紅色，由于傳輸過程中存在相位失真，在接收端使原紅色向長波色方向偏離，則第(n+1)行在接收端使原紅色向短波色方向偏離，相鄰兩行的顏色由于人眼惰性和分辨力限制而合成起來，相鄰兩行的色調(diào)失真在人眼中互相抵消了。所以PAL制式對NTSC制式的重大改進體現(xiàn)在把傳輸過程中的相位失真造成的人眼很敏感的色調(diào)失真，轉(zhuǎn)化為不易被人眼覺察的色飽和度失真。使得PAL制式傳輸系統(tǒng)的微分相位失真的容限達到±40°,這比NTSC制式對微分相位失真的容限(±12°)要求低得多。五、有機電致發(fā)光器件的基本結(jié)構(gòu)與工作原理(畫出示意圖)有機/聚合物電致發(fā)光器件的效率和壽命受到器件結(jié)構(gòu)的直接制約,合理地設計器件結(jié)構(gòu)，對于優(yōu)化制備工藝、提高器件性能是十分重要的;理解有機/聚合物發(fā)光器件的工作原理，對于材料選擇、器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化是十分有益的。1.有機/聚合物電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)聚合物電致發(fā)光器件通常采用如圖5-7(a)所示的單層結(jié)構(gòu)。聚合物分子量大，可通過旋涂方式成膜，制備雙層聚合物薄膜較為困難，因此從加工角度講，聚合物器件只能采用單層結(jié)構(gòu)。聚合物的長分子鏈結(jié)構(gòu)保證了聚合物薄膜的平整、均勻性，而且可以同時引入空穴基元、發(fā)光基元和電子基元，因此單層聚合物器件也可以有較好的性能。有機電致發(fā)光器件通常采用多層結(jié)構(gòu)。圖5-7(b)所示為C.W.Tang提出的雙層結(jié)構(gòu)模型。雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于既能有效地解決載流子的注入、傳輸和復合問題，又能克服單層有機小分子薄膜的漏電問題。圖5-7(c)所示的三層結(jié)構(gòu)是在圖5-7(b)基礎上的延伸，它的特點在于使用獨立的空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層，能夠精確控制發(fā)光位置，缺點是增加了制備工藝的復雜性。在陽極和空穴傳輸層中間插入一阻擋層(圖5-7(d)所示)，能明顯地增加器件壽命并且能夠阻擋陽極離子進入有機層，但在一定程度上增加了啟動電壓。在陰極和電子傳輸層中間加入介電層(如圖5-7(e所示)，能明顯地降低電子的注入勢壘，避免活潑電極(Li、Ca)的使用，但在蒸鍍過程中介電層對有機層會有損傷。圖5-7(f)所示結(jié)構(gòu)的特點在于使用共蒸鍍方法制備有機薄膜,此種方法不但能夠?qū)崿F(xiàn)全色顯示，而且能夠消除因材料本身不穩(wěn)定的電化學特性所帶來的負面影響，但工藝相對復雜。除此六種結(jié)構(gòu)外，多量子阱結(jié)構(gòu)、微腔結(jié)構(gòu)也多見報道?？傊?，器件結(jié)構(gòu)的設計首先取決于所使用的材料和所要達到的目的,應根據(jù)材料特點匹配能級結(jié)構(gòu)、優(yōu)化制備工藝。2.有機/聚合物電致發(fā)光器件的工作原理有機/聚合物電致發(fā)光器件的工作原理可簡單地分為以下三個過程:①載流子注入；②載流子傳輸；③載流子復合和輻射衰減。正確認識三個過程的物理本質(zhì)，對于優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)、提高器件性能、抑制器件老化是十分必要的。金W!隅根介電所生尤￡發(fā)光層空丸阻擋層空穴祜輸層no陽柢tro陽棋rroffHfi(d) ? (f)金屬陰樓nra陽極金屬陰樓nra陽極圖5-7有怵聚合物電致發(fā)光器件的典型結(jié)構(gòu)(1)載流子注入載流子注入是指載流子通過金屬/有機層界面從金屬進入有機層的過程。該過程的難易程度對器件的啟動電壓、效率和壽命有直接的影響。金屬/有機層接觸界面分為歐姆接觸(ohmiccontact)和肖特基接觸(schottkycontact)。I.H.Campbell等人認為，當界面能壘AE<0.4eV時，金屬/有機層為歐姆接觸，反之為肖特基接觸。在歐姆接觸情況下，載流子極易注入至有機層,ITO陽極/空穴傳輸層界面多為這種情況；在肖特基接觸情況下，載流子注入較為困難，大部分載流子聚集在金屬/有機層界面處，金屬陰極電子傳輸層界面多為這種情況，因此金屬陰極多選用低功函(例如Ca、Na、Li)。I.D.Parker認為，在單層聚合物器件中，較小的注入勢壘決定電流一電壓特性，較大的注入勢壘決定器件的效率。載流子注入是一個較為復雜的過程。材料、器件結(jié)構(gòu)以及工作方式的不同都會使載流子注入方式發(fā)生變化。載流子的注入方式可以通過器件的/?V特性反映出來。下面簡單介紹一下兩種公認的注入方式：①隧穿注入(Fowler-Nordherin)經(jīng)典FN理論一般忽略映像電荷修正(imagechargecorrection)和熱電子效應(hotelectroneffect)。器件電流的表達式為：

7fn=BEexp(■bE)*X23he式中:E為電場強度;B為指前因子M為修正參數(shù)，與界面勢壘的高度%及形狀有關(guān)，其表達式為*X23he很明顯，在隧穿注入情況下，器件的電流與環(huán)境溫度無關(guān)，一般當界面能壘較高或電場強度較大時(>106cm/V),器件電流表現(xiàn)為這種形式。②熱發(fā)射注入(ThermionicemissionorRichardon-Schottyemission)。熱發(fā)射注入理論一般忽略隧穿效應，在熱發(fā)射注入情況下，器件電流的表達式為=、47%xp[?(x?3E1Z2)KT]式中：B=(e!4Tteeo)172o當電場強度較小(<106cm/V),勢壘高度較低時，器件電流通?？捎迷摾碚擃A測。(2)載流子傳輸載流子傳輸是指將注入至有機層的載流子運輸至復合界面處。衡量有機薄膜載流子傳輸能力的一個主要指標是載流子遷移率口。目前有兩種理論研究有機玻璃態(tài)物質(zhì)中載流子傳輸形式：①極化子理論(polarontheory)。該理論認為載流子遷移率口與分子間距p、電場強度、溫度有明顯的關(guān)系。

IN=僦p-P)expK(T,p)exp,/5(E,p)=閔。％卻[■(2p;po)]exp(-A(p)/kT)Xexp([1kT-V斤衣(p)])②無序機理(disorderformalism)。該模型認為載流子傳輸是通過在定域和無序態(tài)的高斯分布間躍遷實現(xiàn)的。E>15時，卜(p,12,￡*)=四exp[-(2J3kT)2]expC[(JkT)2-E2]2;E<15時，偵p,￡,￡*)=心exp[-(2J3燈)”expC[(涉kT)2-225]El/2o式中：￡是偏離對角線參數(shù)。這兩種傳輸機理都能成功地解釋和說明電場和分子間距對載流子傳輸?shù)挠绊懀@時傳輸基元分子被近似成為一個點。A.Fujii等人通過對脲摻雜聚碳酸脂薄膜體系的載流子傳輸行為的研究認為，空穴傳輸躍遷位置即傳輸基元不應簡單地處理為一個點，還應該充分地考慮分子取向和分子間的重疊程度等因素。一種分子的載流子傳輸能力可用極化度來衡量。目前所使用有機小分子空穴傳輸材料的遷移率一般在103cm2/V.s左右，而電子傳輸材料的遷移率相對低兩個數(shù)量級，尋找具有高電子遷移率的小分子材料是當務之急。(3)載流子復合和輻射發(fā)光有機固體中的最低能量激發(fā)態(tài)分為單線態(tài)和三線態(tài)，前者導致熒光發(fā)射，后者導致磷光發(fā)射。根據(jù)自旋統(tǒng)計，空穴和電子結(jié)合形成單線態(tài)激子的最高幾率為25%,這也是目前熒光材料器件的最高理論效率。從能量角度講，至少有75%的能量在熒光器件中以熱的形式消耗掉，那么三線態(tài)的能量可不可以利用呢？在熒光材料中，三線態(tài)激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷是禁止的，而在某些磷光材料中，三線態(tài)能以復合輻射的形式釋放能量，這樣磷光器件的最高理論量子效率可達100%,遠遠超過熒光器件的理論極限25%。由于在能量利用上磷光器件具有明顯的優(yōu)勢，磷光材料成為研究的熱點，但到目前為止，磷光器件壽命沒有明顯突破。聚合物中的電子激發(fā)態(tài)可分為鏈內(nèi)和鏈間兩種：鏈內(nèi)激發(fā)態(tài)可以輻射衰減，而鏈間激發(fā)態(tài)則衰變成分離的電子和空穴。因此，聚合物材料一定要克服成膜時分子鏈間的聚集問題。曹鏞等人認為，由于聚合物的能帶結(jié)構(gòu)，電子和空穴在聚合物鏈上復合形成單線態(tài)和三線態(tài)的幾率各為50%。激子的輻射發(fā)光幾率取決于激子所處的環(huán)境，當激子處于有序單疇中或施主一受主界面時，輻射衰減的幾率被大大降低。嚴格控制器件中激子形成的位置、降低發(fā)光層中分子間的相互作用，對于提高器件效率是大有幫助。六、 IPS液晶盒的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（畫出示意圖）？七、 交流等離子體顯示器（AC-PDP）的點火驅(qū)動工作原理及氣體放電的能級躍遷過程（畫出示意圖）①AC-PDP的放電過程在兩組電極之間進行。如圖4-9所示為驅(qū)動波形和相應的壁電荷的變化情況。在電極間加上維持脈沖時，因其幅度V低于著火電壓匕，故此時單元不發(fā)生放電。當在維持脈沖間隙加上一個幅度大于匕的書寫脈沖匕r后，單元開始放電發(fā)光。放電形成的正離子和電子在外電場的作用下分別向瞬時陰極和陽極移動，并在電極表面涂覆的介質(zhì)層（或介質(zhì)保護膜）上累積形成壁電荷。在電路中壁電荷形成壁電壓V,其方向與外加電壓方向相反。因此，這時加在單元上的電壓是外加電壓與壁電壓的疊加，當其低于維持電壓下限時，放電就會暫時停止?？墒钱旊姌O外加電壓反向后，該電壓方向與上次放電中形成的壁電壓方向一致，它們疊加后的幅度大于Vf時，則又會產(chǎn)生放電發(fā)光，然后又重復上述過程。因此單元一旦著火,就由維持脈沖來維持放電，所以AC-PDP單元具有存儲性。V維持脈沖 書寫豚沖際r 擦除脈沖處放電電流｝———「——廠上 ?光脈沖［ -ILkkkk ?.工，■T‘44軍軍'寧普*中曾一在5點火在J時外加電在匕時點火在L時外加電在L時點火在t時點火后，產(chǎn)生的壓反向，與壁后，產(chǎn)生的壓反向，與電后」產(chǎn)生的后"壁電荷基壁電荷電停相疊加壁電荷電壓相瞥加壁電荷本擦除干凈圖4-9AC-PDP的驅(qū)動波形和壁電荷的變化如果要使已發(fā)光的單元停止放電，可在維持脈沖間隙施加一個擦除脈沖V,其脈沖寬度比維持脈沖窄得多（或其幅度較低）。擦除脈沖使氣體產(chǎn)生一次微弱的放電，從而將積累的壁電荷中和，放電過程就會被終止。因此AC-PDP是斷續(xù)發(fā)光，在維持脈沖的每個周期內(nèi)產(chǎn)生兩次放電發(fā)光。通常維持脈沖的頻率在10kHz以上，所以AC-PDP1s至少可以發(fā)光20萬次，這大大超過人眼可以覺察的極限頻率(50Hz),從根本上消除了圖像的閃爍感。②對彩色A