《光电子技术基础》(第二版)朱京平Chap7PPT课件
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分类：
• 根据发光体化学结构可将发光现象分为无机化合物、有机 化合物、晶态磷光体发光；
• 根据发光时间长短可分为长余辉(>0.1s)、中余辉(1ms0.1s)、短余辉(<1ms)发光；
• 根据发光机理不同可分为分立中心发光、复合发光
• 根据激励方式可分为光致发光、阴极射线发光、场致发光、 化学发光。
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2
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显示器件与显示系统主要性能指标
1 亮度 指垂直于传播方向单位面积上的发光强度，
单位为cd/m2(坎德拉每平方米)。一般室内 观看清晰可见亮度要在70 cd/m2 以上，室 外要在300cd/m2以上。人眼可见的亮度范 围为0.03-50000cd/m2。
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4
坎德拉和流明的定义
坎德拉－在空气中波长为555nm的单色辐 射，在给定方向上的辐射强度为1/683 WSr-1 时，则在该方向上的发光强度为1cd。 流明－波长为555nm的单色辐射体，其辐 射功率为1瓦时，则该辐射体所发出的光通 量为634流明。
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2 对比度和灰度
• 对比度指画面上最大亮度与最小亮度之比。 一般显示器对比度应达30:1。
• 灰度指图像画面上亮度的等级差别。灰度 越多，图像层次越分明，图像越柔和。电 视图像画面应有8级左右灰度，人眼可分辨 的最大灰度级别为100级左右。
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3 分辨力
• 分辨力是人眼观察图像清晰程度的标志。 用光栅高度（帧高）范围内能分辨的等宽 度黑白条纹（对比度100%）数目或电视 扫描行数来表示（如：通常电视垂直分辨 力为500线）；也可用光点直径来表示,约 为几微米到几毫米，电脑显示器分辨力常 为0.28mm，CCD则可小到数微米以下。
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任一彩色光F总可以通过下列配色方程配出：
F R ( R ) G ( G ) B ( B ) m r ( R ) g ( G ) b ( B )
(4)人眼具有生理混色特性，指两只眼睛同时分别观 看两种不同颜色的同一景象时，人眼不能分辨出 其各自颜色，而只能感觉到他们的混合色
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7.1.3色度坐标系与彩色重现
1 色度坐标系
(1) CIE-RGB计色系统
(2) 该系统规定：波长700nm、光通量为1lm 的红光为一个红基色单位，用(R)表示； 波长546.1nm、光通量4.5907lm的绿光为 一个绿基色单位，用(G)表示；波长 435.8nm、光通量0.0601lm的蓝光为一个 蓝基色单位，用(B)表示；等量的RGB能 配出等能白光；
• 色调（色品）表示颜色种类的区别，也就 是不同波长辐射在色觉上的不同色调表现， 自发光体的色调决定于它本身光辐射的光 谱，非发光体的色调决定于照明光源的光 谱组成和该物体的光谱反射或透射特性；
• 饱和度（色纯度）表示颜色光的色纯粹性 程度，与颜色光中白光含量有关，色越纯， 白光含量越少。
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7.1.2发光、色彩与视觉——(3) 视觉
*
11
7.1.2发光、色彩与视觉——(1) 发光 根据激励方式分： (1) 光致发光：激励来自对光子（通常是紫外
光）的吸收。荧光灯是这类发光的代表， 灯内的水银蒸汽在外电场作用下放电而辐 射出紫外光，紫外光激发管壁上的荧光粉 而发光。
(2) 阴极射线发光：发光体在加速电子的轰击 下激发发光。典型的器件有显像管(CRT)， 其中的电子枪在加速场作用下产生高速电 子束。
第七章 光电显示
7.1光电显示技术基础 7.2阴极射线显示 7.3液晶显示 7.4等离子体显示 7.5场致发光显示
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1
7.1光电显示技术基础
7.1.1显示技术与显示器件 • 1897年德国的布劳恩（Braun）发明了阴
极射线管（CRT）雏形 • 1968年美国的Heilmeier发现液晶双折射
的电光效应可以用于制作显示装置，即现 在的液晶显示器（LCD） • 20世纪90年代，液晶显示器首先在笔记本 电脑领域取得了绝对优势。
– 实用上常选择红(R)、绿(G)、蓝(B)作为三基色。 将三基色按一定比例混合调配，就可模拟各种 显示颜色
– 彩电中常采用相加混色法获得所需颜色；而彩 印、胶片中常采用相减混色法，为了方便，相 减混色法常取黄、品红和青为三基色，三者相 加为黑色。
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(5) 亮度、色调和饱和度
• 亮度表示各种颜色的光对人眼所引起的视 觉强度，它与光的辐射功率有关；
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7
4 发光（显示）颜色
• 发光（显示）颜色可用发射光谱或显示光 谱的峰值及带宽来衡量，或用色度坐标来 表示。包括颜色的种类、层次与范围。
• 各种光电显示器性能比较见下表。
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7.1.2发光、色彩与视觉——(1) 发光
1 定义
指固体受到某种形式的能量激励后所产生的光发射现象， 也即以某种方式(紫外线、高能电子、X射线、//射线等 高能辐射)来激发某些物质，使其部分能量以（非热激发 形式）可见或近可见光谱形式重新发射出来的现象。
人眼彩色视觉特性包括：
(1)人眼有三种锥状色感细胞，分别对红、绿、蓝最 敏感；
(2)人眼具有空间混色特性，指同一时刻当空间三种 不同颜色的点靠得足够近，使得人眼不能分辨出 其各自颜色，而只能感觉到其混合色的特性
(3)人眼具有时间混色特性，指同一空间不同颜色的 变换时间小于人眼的视觉惰性时，人眼不能分辨 出其各自颜色，而只能感觉到他们的混合色；
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12
(3) 场致发光：发光体在外电场或电流作用下 激发发光。如交流粉末显示器、直流粉末 显示器、发光二极管、等离子体显示器等。
(4) 化学发光：发光体在化学反应过程中由化 学能激发的发光。如磷在氧化时所发的磷 光。
——荧光：发光时间≤10ns，
——磷光：发光时间>10ns
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7.1.2发光、色彩与视觉——（2）颜色 颜色具有以下性质：
(1) 连续性：指光波长连续变化时颜色连续变
化的性质，表示为颜色c为波长的函数：
c f()
(2) 可分性：指白光可分为其他颜色成分，如 三棱镜将白光分为7彩颜色。
(3) 可合性：指多种颜色的光总可以Fra Baidu bibliotek一定比 例混合使得通过三棱镜合成为白光。
n
c ak ck
k 1
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(4) 三基色原理：指自然界中客观存在的任一 种颜色均可以表示为三个确定的相互独立 的基色的线性组合。
• 根据发光体化学结构可将发光现象分为无机化合物、有机 化合物、晶态磷光体发光；
• 根据发光时间长短可分为长余辉(>0.1s)、中余辉(1ms0.1s)、短余辉(<1ms)发光；
• 根据发光机理不同可分为分立中心发光、复合发光
• 根据激励方式可分为光致发光、阴极射线发光、场致发光、 化学发光。
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显示器件与显示系统主要性能指标
1 亮度 指垂直于传播方向单位面积上的发光强度，
单位为cd/m2(坎德拉每平方米)。一般室内 观看清晰可见亮度要在70 cd/m2 以上，室 外要在300cd/m2以上。人眼可见的亮度范 围为0.03-50000cd/m2。
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坎德拉和流明的定义
坎德拉－在空气中波长为555nm的单色辐 射，在给定方向上的辐射强度为1/683 WSr-1 时，则在该方向上的发光强度为1cd。 流明－波长为555nm的单色辐射体，其辐 射功率为1瓦时，则该辐射体所发出的光通 量为634流明。
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2 对比度和灰度
• 对比度指画面上最大亮度与最小亮度之比。 一般显示器对比度应达30:1。
• 灰度指图像画面上亮度的等级差别。灰度 越多，图像层次越分明，图像越柔和。电 视图像画面应有8级左右灰度，人眼可分辨 的最大灰度级别为100级左右。
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3 分辨力
• 分辨力是人眼观察图像清晰程度的标志。 用光栅高度（帧高）范围内能分辨的等宽 度黑白条纹（对比度100%）数目或电视 扫描行数来表示（如：通常电视垂直分辨 力为500线）；也可用光点直径来表示,约 为几微米到几毫米，电脑显示器分辨力常 为0.28mm，CCD则可小到数微米以下。
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任一彩色光F总可以通过下列配色方程配出：
F R ( R ) G ( G ) B ( B ) m r ( R ) g ( G ) b ( B )
(4)人眼具有生理混色特性，指两只眼睛同时分别观 看两种不同颜色的同一景象时，人眼不能分辨出 其各自颜色，而只能感觉到他们的混合色
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7.1.3色度坐标系与彩色重现
1 色度坐标系
(1) CIE-RGB计色系统
(2) 该系统规定：波长700nm、光通量为1lm 的红光为一个红基色单位，用(R)表示； 波长546.1nm、光通量4.5907lm的绿光为 一个绿基色单位，用(G)表示；波长 435.8nm、光通量0.0601lm的蓝光为一个 蓝基色单位，用(B)表示；等量的RGB能 配出等能白光；
• 色调（色品）表示颜色种类的区别，也就 是不同波长辐射在色觉上的不同色调表现， 自发光体的色调决定于它本身光辐射的光 谱，非发光体的色调决定于照明光源的光 谱组成和该物体的光谱反射或透射特性；
• 饱和度（色纯度）表示颜色光的色纯粹性 程度，与颜色光中白光含量有关，色越纯， 白光含量越少。
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7.1.2发光、色彩与视觉——(3) 视觉
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7.1.2发光、色彩与视觉——(1) 发光 根据激励方式分： (1) 光致发光：激励来自对光子（通常是紫外
光）的吸收。荧光灯是这类发光的代表， 灯内的水银蒸汽在外电场作用下放电而辐 射出紫外光，紫外光激发管壁上的荧光粉 而发光。
(2) 阴极射线发光：发光体在加速电子的轰击 下激发发光。典型的器件有显像管(CRT)， 其中的电子枪在加速场作用下产生高速电 子束。
第七章 光电显示
7.1光电显示技术基础 7.2阴极射线显示 7.3液晶显示 7.4等离子体显示 7.5场致发光显示
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7.1光电显示技术基础
7.1.1显示技术与显示器件 • 1897年德国的布劳恩（Braun）发明了阴
极射线管（CRT）雏形 • 1968年美国的Heilmeier发现液晶双折射
的电光效应可以用于制作显示装置，即现 在的液晶显示器（LCD） • 20世纪90年代，液晶显示器首先在笔记本 电脑领域取得了绝对优势。
– 实用上常选择红(R)、绿(G)、蓝(B)作为三基色。 将三基色按一定比例混合调配，就可模拟各种 显示颜色
– 彩电中常采用相加混色法获得所需颜色；而彩 印、胶片中常采用相减混色法，为了方便，相 减混色法常取黄、品红和青为三基色，三者相 加为黑色。
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(5) 亮度、色调和饱和度
• 亮度表示各种颜色的光对人眼所引起的视 觉强度，它与光的辐射功率有关；
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4 发光（显示）颜色
• 发光（显示）颜色可用发射光谱或显示光 谱的峰值及带宽来衡量，或用色度坐标来 表示。包括颜色的种类、层次与范围。
• 各种光电显示器性能比较见下表。
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7.1.2发光、色彩与视觉——(1) 发光
1 定义
指固体受到某种形式的能量激励后所产生的光发射现象， 也即以某种方式(紫外线、高能电子、X射线、//射线等 高能辐射)来激发某些物质，使其部分能量以（非热激发 形式）可见或近可见光谱形式重新发射出来的现象。
人眼彩色视觉特性包括：
(1)人眼有三种锥状色感细胞，分别对红、绿、蓝最 敏感；
(2)人眼具有空间混色特性，指同一时刻当空间三种 不同颜色的点靠得足够近，使得人眼不能分辨出 其各自颜色，而只能感觉到其混合色的特性
(3)人眼具有时间混色特性，指同一空间不同颜色的 变换时间小于人眼的视觉惰性时，人眼不能分辨 出其各自颜色，而只能感觉到他们的混合色；
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(3) 场致发光：发光体在外电场或电流作用下 激发发光。如交流粉末显示器、直流粉末 显示器、发光二极管、等离子体显示器等。
(4) 化学发光：发光体在化学反应过程中由化 学能激发的发光。如磷在氧化时所发的磷 光。
——荧光：发光时间≤10ns，
——磷光：发光时间>10ns
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7.1.2发光、色彩与视觉——（2）颜色 颜色具有以下性质：
(1) 连续性：指光波长连续变化时颜色连续变
化的性质，表示为颜色c为波长的函数：
c f()
(2) 可分性：指白光可分为其他颜色成分，如 三棱镜将白光分为7彩颜色。
(3) 可合性：指多种颜色的光总可以Fra Baidu bibliotek一定比 例混合使得通过三棱镜合成为白光。
n
c ak ck
k 1
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(4) 三基色原理：指自然界中客观存在的任一 种颜色均可以表示为三个确定的相互独立 的基色的线性组合。