光电显示技术实验讲义
第6章光电显示技术
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 )
式中，R(R)、G(G)、B(B)称为F的三色分量， R、G、B称为三色系数，m称为色模，代
表F所含三基色单位的总量，r、g、b称为
色度坐标或相对色系数，分别代表F所用三 基色单位总量为１时所需的各基色量的数 值，且
– 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。
(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；
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；
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。
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。
光电显示技术课件
制造技术
较复杂
简单
价格
较高
低
专利权
SONY及SEIKO EPSON拥有专利权
无专利权问题
三、LCD投影机
使用三片LCOS屏制作的背投电视,具有较高的亮度
三、LCD投影机
液晶投影机光源技术要求：
（1）尽可能接近电光源、亮度高、光的利用率高； （2）灯的效率及其亮灯附属电路的综合效率要高； （3）要有合适的R、G、B显示发光光谱； （4）亮度、光源色在寿命过程中变化下； （5）寿命长； （6）亮灯装置及外围电路要小型化。
电子纸、电子书
投影显示
小结内容
一、投影机的分类 二、CRT投影机 三、LCD投影机 四、数字光路处理器投影机
一、投影机的分类
大屏幕显示方式及所适用的显示器件
一、投影机的分类
投影显示： 由平面图像信息控制光源，利用光学系统和投影空间把图像放大并
显示在投影屏幕上的方法或装置。 投影机的分类：正投影式、背投影式。
三、LCD投影机
各种投影灯的比较
四、数字光路处理器投影机
数字光路处理器投影机：Digital Light processing，DLP。 成像器件：DMD（Digital Micromirror Device）
DLP投影机的优点：
（1）采用数字技术，使图 象灰度等级达256~1024级， 图象噪声消失，画面质量稳 定。
电子纸技术的发展史
电子墨水和电子纸的概念最先由施乐的PARC( palo alto研究中心)于 1975年率先提出，施乐和松下电子于同年分别申请了电泳显示的专利。
1987年日本的NIPPON MEKTRON KK提出微胶囊电泳显示的专利。 美国E- Ink公司于1997年成立，实现了电子纸的批量生产和商品化。 2007年，Amazon网络书店推出的Kindle电子书，由于丰富的电子书内 容和完善的服务平台，同时电子纸像真正的纸一样的显示特性及超低功耗省 电，从而引发电子纸电子书阅读器市场的快速成长。
光电显示技术实验讲义
实验一有机发光器件（OLED）参数测量一、实验目的：1.了解有机发光显示器件的工作原理及相关特性；2.掌握OLED性能参数的测量方法；二、实验原理简介：1979年，柯达公司华裔科学家邓青云（Dr. C. W. Tang）博士发现黑暗中的有机蓄电池在发光，对有机发光器件的研究由此开始，邓博士被誉为OLED之父。
OLED (Organic Light Emitting Display，中文名有机发光显示器）是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。
OLED用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。
辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。
图1：OLED结构示意图与LCD相比，OLED具有主动发光，无视角问题，重量轻，厚度小，高亮度，高发光效率，发光材料丰富，易实现彩色显示，响应速度快，动态画面质量高，使用温度范围广，可实现柔软显示，工艺简单，成本低，抗震能力强等一系列的优点。
如果一个有机层用两个不同的有机层来代替，就可以取得更好的效果：当正极的边界层供应载流子时，负极一侧非常适合输送电子，载流子在两个有机层中间通过时，会受到阻隔，直至会出现反方向运动的载流子，这样，效率就明显提高了。
很薄的边界层重新结合后，产生细小的亮点，就能发光。
如果有三个有机层，分别用于输送电子、输送载流子和发光，效率就会更高。
为提高电子的注入效率，OLED阴极材料的功函数需尽可能的低，功函数越低，发光亮度越高，使用寿命越长。
可以使用Ag 、Al 、Li 、Mg 、Ca 、In等单层金属阴极，也可以将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成合金阴极。
如Mg: Ag（10: 1），Li:Al (0.6%Li)，功函数分别为3.7eV和3.2eV，合金阴极可以提高器件的量子效率和稳定性，同时能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。
《光电技术实验》课件
利用光纤传输光信号，实现对温度、压力、振动等物理量的测量，具 有测量范围广、精度高、抗电磁干扰等优点。
THANKS
感谢观看
总结词
高效节能、环保健康
LED照明
利用光电技术将电能转化为光能，具有高效、节能、环保、长寿命 等优点，广泛应用于室内外照明。
智能照明
结合光电技术和物联网技术，实现照明的智能化控制，如调光、定 时、远程控制等，提高照明质量和节能效果。
光电技术在太阳能发电领域的应用
总结词
01
绿色能源、可持续发展
光伏发电
灯具外壳
根据实际需要选择合适的灯具外壳， 如圆形、方形等。
电源适配器
提供合适的电压和电流，使LED照明 灯具正常工作。
实验步骤
1. 准备实验设备
2. 组装LED灯具
将所需的LED灯珠、驱动电路板、灯具外壳 和电源适配器准备好。
将LED灯珠焊接到驱动电路板上，然后将驱 动电路板固定到灯具外壳中。
3. 连接电源适配器
实验原理
光电效应
光子与物质相互作用， 使物质吸收光子能量并
产生电效应。
光电探测器
利用光电效应将光信号 转换为电信号的器件。
光源
发出一定波长的光的器 件，用于产生实验所需
的光信号。
光电信号测量
利用电子测量仪器测量 光电探测器输出的电信
号。
实验步骤
搭建实验装置
根据实验要求搭建光电探测器 和光源的实验装置。
优势。
02
2. 稳定性测试
检查LED灯珠是否有闪烁现象，以 及在长时间工作后是否出现亮度
下降或颜色变化等问题。
04
4. 可靠性评估
对LED照明灯具进行寿命测试，评 估其在长时间使用过程中的可靠
光电子技术基础 第七章 光电显示技术
第7章光电显示技术7．1光电显示技术基础从光源发出的光经调制加载信号后通过光波导(含光纤)传输到接收端，此时接收端常常需要将所需信息解调并以图像、图形、数码、字符等形式表现出来，这一技术就称为显示技术。
由于解调信号必须通过介质转换成与人的视觉协调的信息表现出来，因而该技术涉及的问题不仅需要材料发光方面的基础知识，而且需要视觉与色彩方面的知识。
由于各类显示器件理论基础不同，因而本章首先介绍一些显示的基础知识，接着学习典型显示器件的有关发光机理及其他基础知识。
7．1．1显示技术与显示器件1897年，德国的布朗发明了作为目前彩色电视机以及显示装置中心部件的阴极射线管(CRT)雏形。
之后百余年来，CRT一直占据光电显示的主导地位，如今其技术已极其成熟。
液晶是另一种显示介质，它是一种介于固态与液态之问的有机化合物，兼有液体的流动性与固体的光学性质，l889年德国的莱曼发现其具有双折射现象，l968年美国的Heilmeier发现其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。
直到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。
利用前面介绍过的本征场致发射可以制造另一种很有发展前途的平板显示器件，这类器件常被称作FET或ELD器件。
等离子体显示器件(PDP)成为近年人们看好的未来大屏幕平板显示的主流。
LCD、ELD、PDP被认为代表着光显示器件未来发展方向。
显示技术在当代科技中占有相当重要的地位。
广义地讲，显示技术是一种将反映客观外界事物的信息(光学信息、电学信息、声学信息、化学信息等)经过变换处理，以恰当形式(图像、图形、数码、字符等)表现出来，为人类提供视觉感受、分析、表达和处理信息的技术。
显示技术中的关键是显示器件。
光电显示多种多样，列如表7—1。
光电显示按发光类别可分为主动型光电显示与被动型光电显示；按照结构形状分为平板显示和体显示；按显示屏幕大小分为超大屏幕(>4m2)、大屏幕(1～42m)显示；按颜色分为黑白、彩色m)、小屏幕(<0．22m)、中屏幕(0．2～l2显示；按显示内容分为数码、字符、轨迹、图表、图形、图像显示；按成像空间坐标分为二维平面与三维立体显示；按显示原理分为电子束显示(CRT)、真空荧光显示(VFD)、发光二极管显示(LED)、电致发光显示(ELD)、等离子体显示(PDP)、液晶显示(LCD)、激光显示(LD)、电致变色显示(ECD)。
光电技术实验课件
01
光电传感器是一种将光信号转换为电 信号的传感器，其工作原理基于光电 效应。当光照射到光电传感器的光敏 元件上时，光子能量被吸收，导致电 子从束缚状态跃迁到自由状态，形成 光生电场，从而产生电信号。根据不 同的光电效应，光电传感器可分为外 光电效应和内光电效应两类。
02
外光电效应是指光子将电子从材料表 面逸出的现象，其代表器件有光电管 和光电倍增管。内光电效应是指光子 在材料内部引起电子状态改变的现象 ，其代表器件有光电池和光敏电阻。
调整亮度
通过调整驱动电源的电压或串 联电阻的阻值，观察LED亮度的
变化，记录实验结果。
05
实验五：光电检测技术实验
实验目的
掌握光电检测技术的基本原理和应用。
了解光电检测技术在生产和生活中的 应用。
学会使用光电检测仪器进行实验操作。 提高实验操作技能和数据处理能力。
实验原理
光电检测技术是一种基于光电器 件将光信号转换为电信号的检测
技术。
光电检测器如光电二极管、光电 晶体管等可以将光信号转换为电 信号，从而实现光强的测量和控
制。
光电检测技术具有高精度、高灵 敏度、非接触等优点，广泛应用
于生产和生活领域。
实验步骤
实验准备
准备好实验器材和实验原理图，了解 光电检测器的使用方法和注意事项。
02
搭建实验装置
根据实验原理图搭建光电检测装置， 确保连接正确、稳定可靠。
开始实验
打开电源，调整测量仪表，记 录实验数据。
准备实验器材
光电效应实验装置、光源、测 量仪表等。
调整光源
调整光源的波长和强度，以便 进行不同条件下的实验。
分析数据
对实验数据进行处理和分析， 得出结论。
光电显示技术
绪论：电子显示的原理和发展概况,显示器件的主要参量
对比度C(contrast)，画面上最大亮度L max和最小亮度L min之比， C=L max /L min。 好的图象显示器要求对比 度至少大于30. 有的报道，对比度数百，甚至更高， 是指在没有环境光，即暗室中测量。 在有环境光的情 况下， C=(L max +L外) /( L min +L外 ) 如L外为环境光照射到屏幕上产生的亮度。如何降 低外光的影响是设计显示屏必须考虑的因素之一。
人眼能分辨的亮度层次为： 2.3
n
log C
式中：δ是人眼对亮度差的分辨率
0.02 0.05
绪论：电子显示的原理和发展概况,显示器件的主要参量
指能够分辨出电视图象的最小细节的能力，是 清晰度，又称析像度， 人眼观察图象清晰程度的标志。通常用屏面上 图象精细度 能够分辨出的明暗交替线条的总数来表示；对 于用矩阵显示的平板显示器件常用电极线数目 表示其分辨力。 普通电视： 扫描电极数：600；
电子显示技术
第2章 布劳恩管显示器(CRT)
光的基本特性 人眼视觉特性
CRT显示技术
色彩学基础
• 彩色是物体反射光作用于人眼的视觉效果。
物在光线照射下，反射了可见光中的不同成分而吸收其余部分，从而引起人 眼的不同彩色感觉。
• • • • •
《光电显示技术》PPT课件
发光强度称为亮度，符号为L，单位为
cd/m2。亮度L可由下式表示：
2021/3/8
L d
矩阵显示商品化
2021/3/8
10
第1章 绪论
1.1.2 光电显示器件分类 原则上把显示设备上出现的视觉信息直接观看 的方式称为直观型
❖ 如果根据收视信息的状态分类，可分成：
❖
1.
直观型（Direct
View Type） 把由显示设备或者光控装置所产生的比较
小的光信息经过一定的光学系统放大投射
❖ 2. 投影型（Projectio到n大屏T幕y后p收e看）的方式称为投影型。
第1章 绪论
最近几年还出现了有机发光二极管平板显示器 （OLED:Organic Light Emitting Diode）及场致发射 显示器（FED:Field Emission Display）。OLED甚至 可以折叠，被誉为“梦幻显示器”，可用于可视移动多 媒体。 在大屏幕显示方面，除了当前教学和商业用投影器 的主流产品透射式TFT-LCD投影仪外，近期开发的直观 式HDTV大屏幕显示系统把HDTV、PAL和NTSC制式普 通电视以及计算机的VGA、SVGA、XGA等全在一个大 屏幕上显示，被称为“多媒体大屏幕显示墙” （Multimedia Display Wall)，还有蓝光LED（Light Emitting Diode）和高亮度、超高亮度LED组成的三基 色全彩色LED大显示屏由于使用寿命长、环境适应能力 强、价格性能比高、使用成本低等特点，在大屏幕显示 领域得到了广泛的应用。
❖ 从显示原理的本被质动显来示看更适，合人光的视电觉显习惯示，不技会引术起疲利劳用。 了发光和电光效当这应然时，我两被们种动必显须物示为在器理黑件暗配现的上象环外境光。下源是。所无比法如谓显LE示电D、的光各， 效应是指加上电种压光阀后管物（lig质ht v的alv光e）投学影性仪等质。 （如折
光电显示技术02
2、栅格式
3、沟槽状
栅格式及点状
Slot Mask(沟槽式荫罩)
电子束只有通过荫罩板的电子才有用，其余的电子束会轰击在荫 罩板上，长时间的电子轰击，荫罩板会受热变形。所以我们在测试 CRT显示器的各种性能时都需要等显示器加电30分钟以后，同时 还要保持室温在25度左右，这一切都是为了尽可能的保证荫罩板 减少形变，避免图像的还原受到影响。 图像的色彩丰富性和饱和度受阴极电流的强弱来控制发射电子 的多少而影响，图像的亮度受控于CRT的栅极电压的高低控制。一 般情况下，阳极高压的输出相对稳定，现在最新的技术，为了减少 因为图像明亮变化对图像大小的影响(即减弱呼吸效应)，阳极高压 也设置了稳压电路，索尼特丽珑显示器可以通过控制对每一对应像 素输出稳定的阳极高压，而不是对整屏图像使用一个相对稳定的阳 极高压，所以索尼的CRT显示器能够更加完美的还原自然色彩。
Cl S:Au, Al S:Eu S:Tb
5:Tb 4:Mn
颜色
蓝色
绿色
红色
红色
绿色
绿色
屏幕的亮度取决于荧光粉的发光效率，余辉时 间和电子束轰击的功率。余辉时间略小于40ms， 余辉时间长也可导致平均亮度大。 余辉是指停止电子轰击后光输出减少到初始值 10%所经历的时间，<1ms为短余辉，1~100 ms 为中余辉，>0.1s为长余辉。显像管的余辉约为 2ms左右。
4 荫罩：处在玻壳和电子枪之间，起分色作用。分为点状、 栅格式、沟槽状结构。
荫罩 在显示器中的位置及作用
1、点状
点状荫罩板是在一块金属板上开有几十万个圆孔，红、绿、蓝三个电 子束同时从一个圆孔中穿过，在荧光屏上投射出呈三角形分布的三种颜色 的亮斑，由此组成一个像素。由于像素分布都是呈三角形的，所以这种显 像管的点距有水平点距和点距之分，水平点距比点距更小。点状荫罩板显 像管可以显示出效果很好的斜线和锐利的边缘效果，文本显示效果突出。 这种荫罩板经常在传统的球面CRT显像管使用，不易变形和受振动影 响，但是通过的电子相对较少，屏幕亮度和颜色还原不如索尼特丽珑亮丽 和真实。
《光电子技术》Chap7--光电显示
(4)偏转系统 • 偏转系统的作用 ： 为了显示一幅图像，必须让电子束在水平 方向和垂直方向上同时偏转，使整个荧光 屏上的任何一点都能发光而形成光栅 • 磁偏转系统
由两组套在管颈外面的互相垂直的偏转线圈组 成，常为S/T型结构，即：垂直偏转线圈绕在 磁环上为环形，水平偏转线圈为空心鞍型；水 平线圈放在垂直线圈里面，且紧贴管颈。
• TFT显示器组成：一般由一个夹层组成，组 成这个夹层的每一层是偏光板、彩色滤光 片组成，这两层之间就是液晶层。偏光板、 彩色滤光片决定了多少光可以通过以及生 成何种颜色的光。这个夹层位于两层玻璃 基板之间。在上层玻璃基板上有FED晶体 管，而下层是共同电极，他们共同作用可 以生成能精确控制的电场，电场决定了液 晶的排列方式。目前使用的最普遍的是扭 曲向列TFT液晶显示器
(3)粘度
•
液晶粘度对显示器响应时间和余辉时间产 生较大影响 。 (4)双折射 光在液晶这种各向异性物质中传播时会发生 双折射，相应于正单轴晶体的液晶称为正 双折射液晶，或称正光性液晶，向列型晶 体的光轴与分子取向一致，一般有，
n ne no n// n 0
为正光性液晶。
液晶材料的物理性质与显示器性能 参数关系表
10 4 ~ 10 1 A
• 第五区异常辉光放电 区。 • 第六区称为第二过渡区 G点对应的电压称 为弧光放电着火电压。 • 第七区——弧光放电区 。 • 可以通过控制放电管中的气体种类、压强、 端电压、负载电阻等来控制气体放电由一 种形式转化为另一种形式或维持某种放电 形式。
•
PDP一般工作在第2-4区组成的负阻区， 其中辉光放电时放电管中的辉光区包括负 辉区、正柱区 等，负辉区是PDP的主要 发光源，而正柱区的本质是等离子体，可 用来激发荧光粉使其发光。 2 气体放电理论 电子繁流理论 ——用以说明繁流放电中带电粒子的增长规律。 巴邢定律
光电显示技术课件-液晶显示技术
第3章 液晶显示技术
LCD 正 是 由 这 样 两 个 相 互 垂 直 的 极 化 滤 光 器 构 成 ， 所 以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于 两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤 光器后，会被液晶分子扭转90°，最后从第二个滤光器中穿 出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并 完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住， 如图3.8所示。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射 出。
第3章 液晶显示技术
▪ 现在，几乎所有的应用于笔记本或桌面系统的 LCD都使用薄膜晶体管（TFT）激活液晶层中 的单元格，TFT-LCD技术能够显示更加清晰、 明亮的图像。
▪ 早期的LCD由于是非主动发光器件，速度低、 效率差、对比度小，虽然能够显示清晰的文字， 但是在快速显示图像时往往会产生阴影，影响 视频的显示效果。因此，如今只被应用于需要 黑白显示的掌上电脑、呼机或手机中。
▪ 图7－29 侧光照明方式。厚约2.5um~5um的聚丙乙烯导光板将灯 光导人液晶盒背面并经镜面反射投向它。
▪ 一般而言，背照式比侧光式照明效率约高40％。在液晶显示面积较 大时，为提高背照光亮度的均匀性，常采用两只直管灯，或采用Ｕ 形、Ｍ形灯。
第3章 液晶显示技术
3.4 液晶显示器件的显示方式 ▪ 直观方式：LCD面板本身为显示面的直观方式；
按电极形状分类：分段型和矩阵型 ▪ 投影式：将LCD面板的图像放大投影到投影屏；
1）直观式显示方式：这是直接观看显示面的方式。直观
式中有透射型、反射型、透射反射兼用型。
第3章 液晶显示技术
（1）透射型： 是把来自背光源的光以显示信息的方式在LCD面板进行时 空调制。 优点：对比度、亮度、色再现范围等要比反射型优异
光电显示技术教学课件第12章-3D显示技术-V2-3
FED显示器件是一个真空电子器件(见图12-23),它由上、下两块平板玻璃 封接而成。两块平板玻璃之间由隔离子(Spacers)支撑,中间的空间为真空, 其真空度为10-5Torr(1Torr=133.32Pa)以下,一般需要10-7Torr
图12-23 FED的基本结构
12.4.2 场致发射显示器件的结构及工艺-2
图12-10 量子点材料形貌及发光原理 a)几种典型量子点材料的TEM图像 b)量子点吸收、发射光谱 c)
量子点光致发光原理
12.2.3 量子点背光技术的应用及优势-1
1. 量子点背光技术的应用现状：量子点最早应用于生物和医药领域,因其 独特和优异的发光性能,近年来在显示背光领域也备受推崇,不断有厂商推出 量子点背光器件 量子点光致发光器件是将红、绿荧光量子点材料作为荧光粉来使用,目前 的实现方式分为以下3种:1)量子点玻璃管(On-Edge) 2)量子点光学膜(OnSurface) 3)量子点灯珠(On-Chip)
图12-5 真实-虚拟连续示意
12.1.4 各种“R”的关系
AR是随着VR技术的发展而产生的,而后又产生了MR,实际上所有的“R”都 出自于VR,可以说是同根同源,因此三者的联系十分紧密 具有很多的相似点和相关性:第一,都借助计算机生成相应的虚拟信息;第 二,都需要使用头盔或者头戴显示器等类似显示设备,这将计算机产生的虚拟 信息呈现在使用者眼前;第三,使用者都需要通过相应设备与计算机产生的虚 拟信息进行实时互动交互。 VR/AR属于场景可视化应用,VR系统呈现给用户的是一个完全由计算机所控 制的信息空间,与现实世界完全隔离,通常采用浸没式头盔显示器
新型光电显示技术讲课文档
现在一页，总共一百一十九页。
电致变色材料
❖
电致变色材料能在外加较低的驱动电压或电流作用下，发生可
逆的颜色变化，是材料的价态和组分发生可逆的变化，使材料的光
学性能发生改变或者保持改变，同时电致变色材料还需要有很好的
离子导电性，较高的对比度、变色效率和循环周期等电色性能。电
致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。无机电致
电致变色显示也有一些不容忽视的缺点，如响应慢，响应 速度（约500 ms）接近秒的数量级，对频繁改变的显示，功 耗大致是液晶功耗的数百倍；往复显示的寿命不高（只有 106～107次）。
现在五页，总共一百一十九页。
7.1.2 电致变色显示器件（ECD） 电致变色器件是一种典型的光学薄膜和电子学薄膜相结合的光
强大的市场潜力。其工作方式与CRT类似，但厚度仅为几毫米，
现在十三页，总共一百一十九页。
FED（Field Emission Display)与CRT的相同点：
利用阴极电子经电场加速而轰击荧光材料发光的主动发型显示器 件。因此，FED具有与CRT相似的显示品质，如高亮度、高对比度、 全彩色、高显示容量及低功耗等性能。
典型场发射显示结构原理
CRT发射显示结构原理
现在六页，总共一百一十九页。
窥的目的。解决现代不断恶化的城市光污染问题，是节能建 筑材料的一个发展方向。
图1调光玻璃(电致变色玻璃)
图2自动防眩目后视镜
用电致变色材料制备的自动防眩目后视镜，可以通过电子感
应系统，根据外来光的强度调节反射光的强度，达到防眩目的作
用，使驾驶更加安全。
现在七页，总共一百一十九页。
❖ (1)具有良好的电化学氧化还原可逆性；
第6章光电显示技术分解
它由晶体基质所决定的价带和导带、制备发 光体掺入的激活剂离子所产生的局部能级 G(一般为基态能级)以及晶体结构缺陷或加 入的协同激活剂而产生的局部能级T（一般 为电子陷阱能级）等几部分组成。其发光 的微观过程包括：
(1) 吸收激发能电离过程
晶体吸收外界激发能，引起基质价带电子 和激活剂G能级上的电子（远少于基质电子） 激发、电离而到达导带，从而在价带中引 入空穴，导带中引入电子。
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 )
式中，R(R)、G(G)、B(B)称为F的三色分量， R、G、B称为三色系数，m称为色模，代
表F所含三基色单位的总量，r、g、b称为
色度坐标或相对色系数，分别代表F所用三 基色单位总量为１时所需的各基色量的数 值，且
(2) 电子和空穴的中介运动过程
电离产生的电子和空穴分别在导带和价带中
扩散。空穴扩散到价带顶附近后被激活剂 离子G能级俘获。电子扩散到导带底附近时， 有的不经过亚稳态，直接落入激活剂离子G 能级相应的激发态A（a过程）；有的被浅 层亚稳态的陷阱能级T俘获，之后借助热运 动回到导带，继而失去部分能量落入激发 态A（b过程）；有的被深层陷阱能级T俘获， 之后在外界能量激发下回到导带，继而失 去部分能量落入激发态A（c过程）。
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。
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。
光电显示系统实训报告
一、实训背景随着科技的不断发展，光电显示技术在各个领域得到了广泛应用。
为了提高我们对光电显示系统的理解，增强实际操作能力，我们进行了为期两周的光电显示系统实训。
二、实训目的1. 熟悉光电显示系统的基本原理和组成；2. 掌握光电显示系统的安装、调试和维修方法；3. 提高动手能力和团队合作精神。
三、实训内容1. 光电显示系统概述（1）光电显示技术发展历程从传统的阴极射线管（CRT）显示器到液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）等新型显示技术，光电显示技术经历了漫长的发展历程。
（2）光电显示系统组成光电显示系统主要由以下几个部分组成：①光源：为显示器提供照明；②光学系统：包括透镜、反射镜等，用于将光线聚焦或反射到显示屏上；③显示器件：如LCD、OLED等，用于显示图像；④控制系统：包括驱动电路、信号处理电路等，用于控制显示器的显示效果。
2. 光电显示系统安装与调试（1）安装步骤①根据设计要求，确定显示器位置；②安装电源线、信号线等；③连接显示器与计算机等设备；④检查显示器电源、信号线是否连接正确；⑤开机测试显示器显示效果。
（2）调试方法①调整亮度、对比度、色温等参数；②检查显示器是否存在残影、色斑等现象；③调整显示器的分辨率、刷新率等参数；④进行系统优化，提高显示器性能。
3. 光电显示系统维修（1）故障排查方法①观察显示器外观，判断故障原因；②检查电源线、信号线等连接是否正常；③检查显示器内部电路，查找故障点；④根据故障现象，确定维修方案。
（2）维修步骤①断电，拔掉显示器电源线；②拆卸显示器外壳，检查内部电路；③更换故障部件，如灯管、驱动电路等；④恢复显示器外观，重新连接电源线和信号线；⑤开机测试显示器显示效果。
四、实训总结通过本次实训，我们掌握了光电显示系统的基本原理、安装、调试和维修方法。
以下是实训过程中的一些体会：1. 光电显示系统技术发展迅速，新型显示技术不断涌现，为我们提供了更多选择；2. 光电显示系统的安装、调试和维修需要一定的专业知识，通过本次实训，我们提高了自己的实际操作能力；3. 团队合作在实训过程中至关重要，我们要学会与他人沟通、协作，共同完成实训任务。
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实验一有机发光器件（OLED）参数测量一、实验目的：1.了解有机发光显示器件的工作原理及相关特性；2.掌握OLED性能参数的测量方法；二、实验原理简介：1979年，柯达公司华裔科学家邓青云（Dr. C. W. Tang）博士发现黑暗中的有机蓄电池在发光，对有机发光器件的研究由此开始，邓博士被誉为OLED之父。
OLED (Organic Light Emitting Display，中文名有机发光显示器）是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。
OLED用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。
辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。
图1：OLED结构示意图与LCD相比，OLED具有主动发光，无视角问题，重量轻，厚度小，高亮度，高发光效率，发光材料丰富，易实现彩色显示，响应速度快，动态画面质量高，使用温度范围广，可实现柔软显示，工艺简单，成本低，抗震能力强等一系列的优点。
如果一个有机层用两个不同的有机层来代替，就可以取得更好的效果：当正极的边界层供应载流子时，负极一侧非常适合输送电子，载流子在两个有机层中间通过时，会受到阻隔，直至会出现反方向运动的载流子，这样，效率就明显提高了。
很薄的边界层重新结合后，产生细小的亮点，就能发光。
如果有三个有机层，分别用于输送电子、输送载流子和发光，效率就会更高。
为提高电子的注入效率，OLED阴极材料的功函数需尽可能的低，功函数越低，发光亮度越高，使用寿命越长。
可以使用Ag 、Al 、Li 、Mg 、Ca 、In等单层金属阴极，也可以将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成合金阴极。
如Mg: Ag（10: 1），Li:Al (0.6%Li)，功函数分别为3.7eV和3.2eV，合金阴极可以提高器件的量子效率和稳定性，同时能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。
此外还有层状阴极和掺杂复合型电极。
层状阴极由一层极薄的绝缘材料如LiF, Li2O，MgO，Al2O3等和外面一层较厚的Al组成，其电子注入性能较纯Al电极高，可得到更高的发光效率和更好的I-V特性曲线。
掺杂复合型电极将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间，可大大改善器件性能，其典型器件是ITO/NPD/AlQ/AlQ（Li）/Al，最大亮度可达30000Cd/m2，如无掺Li层器件，亮度为3400Cd/m2。
为提高空穴的注入效率，要求阳极的功函数尽可能高。
作为显示器件还要求阳极透明，一般采用的有Au、透明导电聚合物（如聚苯胺）和ITO导电玻璃，常用ITO玻璃。
载流子输送层主要是空穴输送材料（HTM）和电子输运材料(ETM)。
空穴输送材料（HTM）需要有高的热稳定性，与阳极形成小的势垒，能真空蒸镀形成无针孔薄膜。
最常用的HTM均为芳香多胺类化合物，主要是三芳胺衍生物。
TPD：N，N′-双（3-甲基苯基）-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺NPD: N，N′-双（1-奈基）-N，N′-二苯基-1，1′-二苯基-4，4′-二胺。
电子输运材料(ETM)要求有适当的电子输运能力，有好的成膜性和稳定性。
ETM一般采用具有大的共扼平面的芳香族化合物如8-羟基喹啉铝（AlQ），1，2，4一三唑衍生物（1，2，4-Triazoles，TAZ）,PBD，Beq2，DPVBi等，它们同时又是好的发光材料。
OLED的发光材料应满足下列条件：1）高量子效率的荧光特性，荧光光谱主要分布400-700nm可见光区域。
2）良好的半导体特性，即具有高的导电率，能传导电子或空穴或两者兼有。
3）好的成膜性，在几十纳米的薄层中不产生针孔。
4）良好的热稳定性。
按化合物的分子结构，有机发光材料一般分为两大类：1) 高分子聚合物，分子量10000-100000，通常是导电共轭聚合物或半导体共轭聚合物，可用旋涂方法成膜，制作简单，成本低，但其纯度不易提高，在耐久性，亮度和颜色方面比小分子有机化合物差。
2) 小分子有机化合物，分子量为500-2000，能用真空蒸镀方法成膜，按分子结构又分为两类：有机小分子化合物和配合物。
有机小分子发光材料主要为有机染料，具有化学修饰性强，选择范围广，易于提纯，量子效率高，可产生红、绿、蓝、黄等各种颜色发射峰等优点，但大多数有机染料在固态时存在浓度淬灭等问题，导致发射峰变宽或红移，所以一般将它们以低浓度方式掺杂在具有某种载流子性质的主体中，主体材料通常与ETM和HTM层采用相同的材料。
掺杂的有机染料，应满足以下条件：a. 具有高的荧光量子效率b. 染料的吸收光谱与主体的发射光谱有好的重叠，即主体与染料能量适配，从主体到染料能有效地能量传递；c. 红绿兰色的发射峰尽可能窄，以获得好的色纯；d. 稳定性好，能蒸发。
红光材料主要有罗丹明类染料，DCM，DCT，DCJT，DCJTB，DCJTI和TPBD等。
绿光材料主要有香豆素染料Coumarin6，奎丫啶酮（quinacridone, QA），六苯并苯(Coronene)，苯胺类(naphthalimide)。
蓝光材料主要有N-芳香基苯并咪唑类；1，2，4-三唑衍生物（TAZ）；1，3-4-噁二唑的衍生物OXD-（P-NMe2）；双芪类(Distyrylarylene)；BPVBi。
金属配合物介于有机与无机物之间，既有有机物的高荧光量子效率，又有无机物的高稳定性，被视为最有应用前景的一类发光材料。
常用金属离子有：Be2+ Zn2+ Al3+ Ca3+ In3+ Tb3+ Eu3+ Gd3+等。
主要配合物发光材料有：8-羟基喹啉类，10-羟基苯并喹啉类，Schiff碱类，-羟基苯并噻唑（噁唑）类和羟基黄酮类等。
三、实验装置：图5：OLED特性测量装置图四、实验内容及步骤：1.将OLED模块固定于光学平台之上，将光电二极管（Si-PD）正对OLED固定，要求Si-PD受光面距离OLED显示屏10mm。
2.按以下要求连接线路：a)将OLED控制端子（DB9）连接至主机LDC1输出；b)将OLED电压输入端子（红）连接至主机PSG输出；c)将OLED电流信号输出连接至主机PD输入；3.打开主机电源，按以下要求设置参数：a)设置PSG工作模式为低压电源模式(LVS)；b)设置PD工作模式为直流电流计模式(ADC)，量程(RTO)切换至10mA；4.从0V到12V每隔0.5V测一个点，记录相应的OLED电压V和电流I，作OLED I～V 特性曲线。
5.将Si-PD输出信号连接至主机PD输入，PD量程(RTO)切换至1mA，从0V到12V每隔0.5V测一个点，记录相应的输出光功率信号P，作OLED的P～I特性曲线。
实验二光电显示技术综合实验注意事项：系统内含有高压电路，上电后注意安全。
一、实验目的：1.了解阴极射线显像管（CRT）的工作原理；2.了解电子枪及电子透镜的工作原理和控制方法；3.掌握阴极射线显像管相关特性参数的测量方法；4.了解辉光放电与等离子体显示器件的物理基础；5.掌握辉光放电与等离子体显示器件相关特性参数的测量方法；二、实验原理：（一）、CRT部分：阴极射线管显示装置的核心部件是CRT显像管。
CRT显像管使用电子枪发射高速电子，由垂直和水平的偏转线圈控制电子的偏转角度，高速电子击打屏幕上的荧光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。
阴极射线显像管主要由电子枪、偏转线圈、荧光粉层及玻璃外壳几部分组成，彩色显像管还含有荫罩或荫栅等部件。
图1：电子枪结构示意图1. 电子枪电子枪处于外壳尾部的细圆柱形管内，它由阴极、栅级、第一阳极(加速极)、第二阳极(高压极)和第三阳极(聚焦极)五部分组成。
1）．阴极是旁热式的，其外形是个圆桶，阴极表面涂有能发射电子的氧化物，阴极筒内装有加热灯丝。
当灯丝通电后，烤热阴极表面氧化物，使之发射电子，发射电子的数目受栅极的电压控制。
2）．控制栅极(G)又称调制极，套在阴极的外面，呈圆桶形。
圆桶的顶端有一个直径为0.6～0.8mm的小圆孔供热电子射出。
控制栅极离阴极很近，改变控制栅极和阴极的电压就可以控制电子束的强弱，从而达到控制显像管亮度的目的。
CRT 在阴极电压一定时，栅极、阴极之间的电压与阴极束电流关系曲线称为调制曲线，如图2所示。
满足：I 束=K(E gk -E gk0)γ其中：K 为比例系数，与电子枪有关；E gk0为截止栅压；E gk 为实际的栅偏压；γ是表征显像管特性的—个参数，一般在2.2～3之间。
图2：显像管调制特性曲线 图3：灰度失真控制栅压越负，束电流越小；控制栅压负至一定值(E gk =E gk0)时，束电流为零，此时的栅压称为截止栅偏压(截止电压),荧光屏因束电流等于零而无光；反之，控制栅的电压逐渐提高，束电流按指数曲线上升，荧光屏的亮度也随之增加。
由于γ的存在，造成亮度、灰度等级变化失真，黑色压缩，白色扩张，如图3所示。
重现图像时，进行γ校正放大处理，使发送和接收综合特性成为线性。
图中静态工作点的电压由亮度调节电路提供。
在电子束行、场扫描逆程回扫期间，由于应该使电子束流截止，此时栅负压应该低于截止电压。
由截止电压到电子束流为100～150uA 的栅阴极电压范围，叫做最大调制量。
显像管的最大调制量越小，所需的视频信号峰峰值也越小。
可见，最大调制量越小越好。
值得注意的是，最大调制量会随着加速极电压降低而减小，但是加速极电压降低时，会使屏幕亮度下降。
3)．加速极(A1)。
加速极处于控制栅的前面，它也是一个顶部开有小孔的金属圆桶。
在加速极上通常加有几百伏的正电压．它的作用是把电子从阴极表面拉出来，向荧光屏方向运动，形成一束电子流，加速轰击荧光屏。
4)．高压阳极(A2，A4)。
高压阳极分为两部分，中间用金属条相连，若将靠近加速极的一极称为第二阳极(A2)，另一极则称为第四阳极(A4)。
第四阳极与管壁内的石墨导电层用弹性金属片相连接，石墨导电层又与高压电极相连接。
高压阳极上加有9～16kV 电压，由于阳极高压的电压高，不宜在管角处引出，而是从玻璃锥体侧面的电极引出。
阳极高压使电子加速至极高的速度冲射到荧光屏上。
5)．聚焦极(A3)。
因为电子束流横截面积的大小确定了重现图像的像素的大小，而电子束流是由带负电的电子组成的，电子之间的相互排斥则有自然散焦的趋势。
聚焦极的作用就是将电子束流聚拢成很细的一束射向荧光屏。
聚焦极位于两节高压阳极之间，它是一个直径较大的金属圆桶，其上加有数百伏的可调电压，调整此电压大小，就可以改变它与高压阳极之间非均匀分布的聚焦电场，使电子束聚拢成一细束，荧光屏上呈现一细点，使图像最清晰。