光电显示原理及系统

第1章光电显示基础

1.1显示和光电显示器

1.2电视的传像原理

1.3表征图像质量的主要指标

1.4显示屏色调特性对图像质量的影响

1.5与显示器相关的视觉特性

1.5.1视觉生理

1.5.2与显示技术有关的视觉特性

1.5.3平板3D与人眼生理

1.6光度学与色度学简介

1.6.1光度学

1.6.2颜色的分类与颜色的三种属性

1.6.3色度学中的几个基本概念

1.6.4CIE表色体系

习题与思考

第2章阴极射线管显示

2.1CRT的基本原理

2.2彩色CRT

2.3CRT电视的传像原理

习题与思考

第3章液晶的性质

3.1液晶的发展过程

3.1.1液晶发现的故事

3.1.2RCA的先驱角色

3.1.3日本抢得先机

3.2液晶显示的特点

3.3液晶的分类

3.3.1液晶的形成原因

3.3.2液晶分子的形状和分子结构

3.3.3液晶的相

3.4液晶的物理特性

3.4.1液晶分子的序

3.4.2弹性系数

3.4.3黏度

3.4.4折射率

3.4.5介电常数

3.4.6离子输运

3.4.7光学性质和双折射

3.4.8阈值电压

3.4.9小结

3.5表面定向性能

3.5.1沿面排列

3.5.2垂直排列

3.5.3倾斜排列

3.5.4液晶盒定向的种类

3.6渡晶显示器对液晶的要求

3.6.1引言

3.6.2显示用液晶的基本要求和物理性质

3.6.3无源矩阵寻址显示用的向列液晶材料

3.6.4有源矩阵寻址显示用的向列液晶材料

习题与思考

第4章常用的无源液晶显示器

4.1扭曲向列型液晶显示器（TN—LCD）

4.1.1结构和工作原理

4.1.2畴

4.1.3关（OFF）态的光学特性

4.1.4开（ON）态的光学特性

4.1.5TN液晶显示器的技术参数

4.2超扭曲向列型液晶显示器（STN—LCD）

4.2.1工作原理

4.2.2光学特性

4.2.3STN系器件的优缺点

4.3无源液晶显示器的制造工艺

4.3.1TN—LCD的制造工艺流程

4.3.2图形蚀刻

4.3.3定向排列

4.3.4空盒制作

4.3.5灌注液晶和封口

4.3.6LCD制造工艺过程示意

4.4无源液晶显示器的寻址技术

4.4.1七弧段显示和直接寻址

4.4.2无源矩阵LCD的寻址

4.4.3无源矩阵寻址的极限

4.4.4交叉效应

4.4.5显示灰度

4.5无源矩阵显示器的驱动器

4.5.1驱动器的结构

4.5.2主机接口

4.5.3电源管理

4.5.4驱动器管理

4.5.5图像处理

4.5.6输出驱动器

4.5.7包装和装配技术

习题与思考

第5章薄膜晶体管物理、性能及其制造工艺

5.1AM—LCD的发展历程

5.2薄膜晶体管的工作原理和结构

5.2.1半导体表面物理

5.2.2绝缘栅场效应晶体管

5.3氢化非晶态硅TFT的结构和工艺

5.3.1a—Si：H材料

5.3.2a—Si：H TFT的结构

5.3.3新型a—Si：H TFT

5.4氢化非晶硅TFT的性能

5.4.1a—Si：H的缺陷结构和态密度

5.4.2a—Si：H的TFT特性

5.4.3a—Si：H的偏应力不稳定性

5.5多晶硅TFT

5.5.1简介

5.5.2多晶硅的制备

5.5.3栅极介质

5.5.4多晶硅TFT的结构和制作过程

5.5.5多晶硅TFT的应用

5.6LTPS—TFT的特性

5.6.1LTPS的电导

5.6.2LTPS的态密度

5.6.3LTPS—TFT的OFF态电流

5.6.4偏压应力不稳定

5.7非晶态氧化物半导体TFT

5.7.1AOS的材料性质

5.7.2AOS TFT的结构与制造

5.7.3a—IGZO TFT的性能

5.7.4偏压应力的不稳定性

习题与思考

第6章有源矩阵液晶显示器

6.1简介

6.1.1AM—LCD的面板结构

6.1.2一般考虑

6.1.3影响TFT—LCD显示特性的因素

6.1.4减少交叉效应和极性反转技术

6.2AM—LCD的驱动器

6.2.1AM—LCD驱动器的体系结构

6.2.2视频接口

6.2.3源驱动器

6.2.4栅极驱动器

6.3液晶显示器性能的改进

6.3.1LCD的宽视角技术

6.3.2缩短响应时间

6.3.3抑制运动伪像

6.4液晶显示器使用的原材料与辅助材料

6.4.1基板玻璃

6.4.2透明导电玻璃

6.4.3偏振片

6.4.4彩色滤色膜

6.4.5背光模块

6.4.6辅助材料

习题与思考

第7章等离子体显示

7.1基本结构

7.2AC—PDP的工作原理

7.3气体放电特性

7.4发光机理

7.5PDP的制造过程

7.6总装和老练工艺

7.7PDP显示屏灰度的实现

7.8PDP显示动态图像的伪轮廓现象

7.9PDP系统的电路

7.9.1驱动电路

7.9.2能量恢复电路

7.10PDP显示器的优缺点

习题与思考

第8章场致发射显示

8.1电子场致发射

8.1.1场致发射显示原理

8.1.2电子场致发射理论

8.2Spindt型场致发射体阵列

8.3Spindt型发射体的性能

8.4发射均匀性和稳定性问题

8.5在FEA中引入聚焦极

8.6FED面板的制造

8.7维持真空和封装问题

8.8纳米Spindt型FED

8.9新材料和新技术

8.10基于碳纳米管阴极的FED

8.11表面传导电子发射显示器

8.12薄膜硅材料

8.12.1弹道电子表面发射显示器

8.12.2激光处理Si薄膜

8.12.3金属—绝缘体—金属（MIM）结构冷阴极FED

8.13结束语

习题与思考

第9章有机电致发光显示

9.1简介

9.2OLED器件结构

9.2.1单有机层结构

9.2.2双有机层结构

9.2.3p—i—n结构

9.2.4级联OLED

9.2.5顶发射和透明OLED

9.2.6全彩色OLED

9.3OLED的主要物理过程

9.3.1OLED的载流子注入

9.3.2OLED的载流子传输

9.3.3OLED的载流子复合发光

9.3.4光出射过程与提升出光效率的方法

9.3.5有机光电材料的背景知识

9.4用于OLED显示的有源矩阵

9.4.1对TFT的要求

9.4.2基于激光退火的低温多晶硅

9.4.3非晶硅

9.4.4图形黏滞效应

9.4.5非晶氧化物半导体

9.4.6p沟道与n沟道

9.4.7柔性TFT背板

9.5全彩色OLED显示器件主要制作技术

9.5.1TFT背板工艺

9.5.2OLED发光单元

9.5.3封装和钝化

9.6OLED性能退化机制

9.7现有问题和未来展望

习题与思考

第10章发光二极管显示

10.1简介

10.2LED的原理和制造

10.2.1半导体的光学性质

10.2.2LED的p—n结和基板结构

10.2.3LED的制造与封装

10.3LED的性能

10.3.1内量子效率

10.3.2光提取效率

10.3.3LED的参数

10.3.4单色LED的性能

10.3.5下转换的自光LED

10.4LED显示屏

10.4.1LED显示屏的技术指标

10.4.2LED的驱动

10.4.3实现灰度和亮度的调整

10.4.4LED显示屏的基本构成

10.4.5LED全彩色显示屏的关键技术

习题与思考

第11章电致发光显示

11.1交流粉末电致发光

11.1.1背景

11.1.2AC粉末EL器件的结构和材料

11.1.3Ac粉末EL器件的发光机理

11.1.4ACPEL器件的EL特性

11.1.5ZnS粉末EL材料

11.1.6ACPEL器件的限制

11.2交流薄膜电致发光

11.2.1背景

11.2.2薄膜电致发光的工作原理

11.2.3薄膜电致发光的荧光粉

11.2.4厚膜电致发光显示器

11.3结论

习题与思考

第12章大屏幕投影显示

12.1大屏幕显示的特点和发展历史

12.1.1大屏幕显示的特点

12.1.2大屏幕投影显示的历史

12.2现代投影显示系统

12.2.1液晶投影显示

12.2.2DLP投影显示

12.2.3LCoS投影显示（反射型液晶投影仪）

12.2.4常见投影显示技术比较

12.3激光投影显示

12.3.1面阵空间光调制器的投影成像方式

12.3.2基于扫描的激光投影显示

12.3.3激光投影显示的优缺点

12.4投影系统的光源、照明系统和光学系统

12.4.1光源

12.4.2照明系统

12.4.3光学系统

习题与思考

第13章触摸屏

13.1触摸屏或触摸系统简介

13.2模拟和数字电阻式触摸屏

13.2.1四线电阻触摸屏

13.2.2八线电阻触摸屏

13.2.3五线电阻触摸屏

13.3电容式触摸屏

13.3.1表面电容式的触摸屏

13.3.2投射电容式的触摸屏

13.4光学触摸屏

13.4.1扫描红外触摸屏

13.4.2基于摄像机的光学触摸屏

13.5声学触摸屏

13.5.1表面声波

13.5.2导向声波

13.5.3离散信号技术和声脉冲识别

13.6在单元内

13.7手机触摸屏概况

13.8触摸屏计算机界面：电子芯片

13.8.1引言

13.8.2触摸屏电子芯片的趋势

13.8.3作为触摸系统一部分的电子芯片

13.8.4手势

13.8.5触摸屏电子芯片的选项

13.8.6触摸电子产品的通信

习题与思考

缩略语

参考文献

本书对光电显示领域的主要显示技术的显示原理、器件结构、制造工艺以及驱动技术做了全面的介绍。鉴于液晶显示技术在光电显示领域中的绝对统治地位，全书用了近一半的篇幅深入全面讲述了液晶显示器(LCD)的材料、工艺和驱动技术。全书共13章，第1章是光电显示的视觉基础，对所有光电显示器件都是适用的。第2章阴极射线管(CRT)显示是其他光电显示的先驱和参照物。第3章~第6章对液晶材料的理化特性、无源矩阵LCD的工作原理和驱动技术、薄膜晶体管的物理过程以及有源矩阵LCD的工作原理和驱动技术做了详细的描述。第7章等离子体显示屏(PDP)、第8章场致发射显示(FED)和第11章电致发光(EL)显示都处于正在退出或已经退出市场阶段，所以只做简略的介绍。第9章有机电致发光显示(OLED)是光电显示领域中正在升起的新星，其工作原理的物理过程比较难懂，故做了细致的讲解。第10章发光二极管(LED)显示和第12章的大屏幕投影显示目前使用很多，所以仍给以较多的篇幅。第13章触摸屏已是光电显示器不可分割的一部分，本书对各种触摸屏的工作原理和工艺结构做了全面的介绍。本书在介绍各种光电显示器的工作原理和驱动技术时，物理学和电子学的起点较高，所以适合作为大专院校有关专业的本科生和研究生的教材，也可作为广大光电显示领域的专业人员的参考书。

本书第一作者毕生从事光电显示领域的教育与研究工作，对各类光电显示器件的发展、兴衰，以及在全球范围内的生产与应用情况有充分的了解，这些认知体现于全书对各类光电显示器件介绍的篇幅分配和重点内容的取舍上。本书作者是电子物理专业的教师，对各类光电显示器件的工作原理和特性的讲解不是停留在科普水平上，而是从较高的物理水平出发作严密而又深入浅出的分析，同时为了照顾物理知识较少的读者，对用到的有关半导体物理、量子力学的基本概念也作了必要的介绍。各类光电显示器件加驱动电路构成了光电显示器，本书对驱动电路的介绍不是停留在框图水平上，而是从电子系教师的角度并结合电路理论知识，对驱动电路的整体结构和重要部件作深入细致的介绍，可以使读者对光电显示器的工作过程有透彻的了解。每章章首都给出了本章内容的提纲性说明，每章结尾都给出了检测性的习题，以巩固重点知识。由于本书起点较高，内容丰富，不同专业可以按需取舍，以作为本科生和研究生的“光电显示”课程教材。
本书配有电子教案（PPT），下载地址为清华大学出版社网站本书页面。适合作为光电信息类专业本科生及研究生教材。