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电 致 发 光 显 示 （ ELD） 提 纲一 、 电 致 发 光 显 示 的 分 类 与 特 点二 、 分 散 型 交 流 电 致 发 光 板三 、 薄 膜 型 交 流 电 致 发 光 板四 、 电 致 发 光 显 示 器 的 各 种 材 料五 、 电 致 发 光 显 示 器 的 驱 动 方 式六 、 电 致 发 光 显 示 器 的 应 用 一、电致发光显示的分类与特点（1）1、 低 场 电 致 发 光 1960年 人 们 发 现 GaAs的 p-n结 二 极 管 在 正 向 偏 压 下 ， 发 生 少 数载 流 子 注 入 ， 并 在 p-n结 附 近 ， 两 种 载 流 子 发 生 复 合 发 光 。2、 高 场 电 致 发 光 发 光 材 料 是 半 导 体 化 合 物 ， 掺 杂 适 当 的 杂 质 引 进 发 光 中 心 或 形成 某 种 介 电 状 态 。 当 它 与 电 极 或 其 它 介 质 接 触 时 ， 构 成 MS结 构 或MIS结 构 ， 来 自 电 极 或 界 面 的 电 子 ， 进 入 发 光 材 料 的 高 场 区 ， 被 加速 并 成 为 过 热 电 子 ， 它 可 以 碰 撞 发 光 中 心 使 之 被 激 发 或 被 离 化 ， 再通 过 一 系 列 的 能 量 输 运 过 程 ， 电 子 从 激 发 态 回 到 基 态 而 发 光 。 一、电致发光显示的分类与特点（2）高 场 电 致 发 光 应 具 备 的 条 件 ：（ 1） 基 质 材 料 适 合 发 光 条 件 较 宽 的 禁 带 （ 一 般 要 大 于 3eV） ， 合 适 的 能 带 结 构 、 结 晶 类型 、 晶 格 常 数 和 介 电 特 性 等 等 ；（ 2） 引 进 合 适 的 发 光 中 心 掺 杂 的 杂 质 能 成 为 可 见 光 的 发 光 中 心 ， 并 且 引 进 的 发 光 中 心在 基 质 中 有 一 定 的 溶 解 度 ， 离 子 半 径 与 基 质 相 近 ， 价 键 相 匹 配 等 ；（ 3） 结 构 上 能 形 成 高 场 ， 并 有 充 足 的 初 始 电 子 束 源 这 样 在 高 场 区 能 出 现 足 够 的 过 热 电 子 ， 才 能 实 现 有 效 的 电 致 发 光 。 一、电致发光显示的分类与特点（3）高 场 电致 发 光 粉 末 EL薄 膜 EL AC-ELDC-ELAC-ELDC-ELELD特 点 ：（ 1） 是 一 种 高 压 场 致 发 光 ， 构 造 上 无 电 流 流 过 ； （ 2） 主 动 发 光 ， 可 制 成 任 意 形 状 ；（ 3） 全 固 体 ， 牢 固 ， 适 用 于 在 对 重 量 、 体 积 要 求 严 格 和 环 境 恶 劣 的 场 所 ；（ 4） 响 应 速 度 快 （ 110 s） ， 视 角 宽 。电 致 发 光 显 示 ： Electroluminescent Display, 简 称 ELD。缺 点 ：（ 1） 驱 动 电 压 高 ， 驱 动 电 路 复 杂 ；（ 2） 除 了 橙 黄 色 发 光 效 率 较 高 外 ， 其 他颜 色 的 发 光 效 率 较 低 。 二、交流电致发光板（ACPEL）（1）分 散 型 EL器 件 的 基 本 结 构 这 种 型 式 是 由 sylvania公 司 最 初开 发 的 ， 是 第 一 代 EL的 代 表 结 构 形 式 ， 可 用 于 液 晶 显 示 器 的 背 照 光 源 。 发 光 层 由 荧 光 体 粉 末 分 散 在 有 机粘 结 剂 中 做 成 ， 其 厚 度 为 50100m荧光 体 粉 末 的 母 体 材 料 为 ZnS:Cu， Cl，I、 Mn， 可 得 到 不 同 的 发 光 色 。薄膜EL器件的结构1交流电压源 2铝电极 3发光层 4绝缘层 5透明导电膜 6玻璃基板SnO2透 明 导 电 膜 电 极 厚 度 为 200nm， 绝 缘 层为 HfO2膜 ， 发 光 层 为 ZnS母 体 材 料 ， 厚 度 为300nm， 采 用 蒸 发 技 术 依 次 制 备 各 层 薄 膜 。背 面 电 极 使 用 铝 ， 制 成 相 互 平 行 的 条 形 背电 极 。 发 光 色 随 添 加 稀 土 卤 化 物 材 料 不 同而 异 。 当 观 察 一 个 ZnS颖 粒 时 ， 发 光 先 从 若 干 孤 立 的 点 开 始 ， 随 着 电 场增 加 ， 两 点 的 发 光 逐 渐 延 伸 ， 相 互 靠 近 ， 汇 合 成 彗 星 状 的 发 光 。 发光 线 对 在 交 流 电 压 作 用 下 交 替 发 光 ， 发 光 线 的 长 度 随 线 方 向 场 强 分量 增 大 而 变 长 。 EEth EEthZnS粒 子 的 EL发 光 发 光 现 象 ：二、交流电致发光板（ACPEL）（2） 发 光 机 理 ： 在 ZnS颗 粒 内 沿 线 缺 陷 会 有 Cu析 出 ， 形 成 电 导 率 较 大 的 Cu2S， Cu2S与ZnS形 成 异 质 结 。 当 施 加 电 压 时 在 上 述 Cu2S ZnS界 面 上 会 产 生 高 于 平 均 场强 的 电 场 强 度 (105106V/cm)。 在 这 种 高 场 强 作 用 下 ， 位 于 界 面 能 级 的 电 子 会通 过 隧 道 效 应 向 ZnS内 注 入 ， 与 发 光 中 心 捕 获 的 空 穴 发 生 复 合 ， 产 生 发 光 。 当发 光 中 心 为 Mn时 ， 电 子 与 这 些 发 光 中 心 碰 撞 使 其 激 发 ， 引 起 EL发 光 。 能带图 二、交流电致发光板（ACPEL）（3） 发 光 颜 色 ： 通 过 激 活 剂 和 共 激 活 剂 的 组 合 可 以 在 蓝 色 到 黄 色 之 间 的 范 围 内 变 化 。在 ZnS:Cu,Cl系 中 ， 通 过 调 节 Cl的 含 量 ， 可 以 获 得 从 蓝 色 (460nm)到 绿 色(510nm)的 发 光 。 此 外 ， 由 ZnS： Cu,A1系 可 得 到 绿 色 。 由 ZnS:Cu,Cl,Mn系可 得 到 黄 色 发 光 等 。粉 末 AC-EL板 的 特 性 ：二、交流电致发光板（ACPEL）（4） 薄 膜 ELD的 电 压 波 形 与 光 输 出 波 形 关 系ACTFEL具 有 存 储 特 性 的 机 理 ： 在 强 场 中 ， 发 光 层 中 电 子 加 速 穿 过 发 光 层 ， 激 活 Mn发 光 中 心 而 发 光 。 已 穿过 发 光 层 的 电 子 便 在 发 光 层 与 绝 缘 层 的 界 面 上 积 累 起 来 ， 在 发 光 层 两 边 形 成 极化 电 荷 ， 该 极 化 电 场 将 抵 消 下 一 个 同 极 性 脉 冲 电 场 的 大 部 分 ； 反 之 ， 如 果 下 一个 脉 冲 极 性 反 转 ， 则 极 化 电 场 与 脉 冲 电 压 产 生 的 电 场 叠 加 ， 总 电 场 变 强 。 三、交流电致发光板（ACTFEL）（5） 四、电致发光显示器的各种材料（1）1、 主 要 发 光 材 料 和 激 活 剂 五、ELD驱动方式（1） 二重绝缘层结构的ACTFELD矩阵屏的无源多路驱动原理图 有源矩阵驱动：五、ELD驱动方式（3） 六、电致发光显示器的应用（1）（ 1） 数 字 、 字 符 显 示 应 用 于 各 种 计 量 仪 器 的 数 字 、 符 号 显 示 等 。 它 和 荧 光 灯 管 作 比 较具 有 薄 形 和 大 型 化 的 优 点 。 薄膜交流型ELD数字显示(Lohiya公司) 1982年日本夏普公司生产的ELD显示样品 （ 2） 模 拟 显 示 薄膜绿色发光ELD屏 (日本精械) 六、电致发光显示器的应用（2） （ 3） 图 形 和 图 象 显 示单 色 显 示 屏 ： 单 色 屏 以 黄 光 显 示 为 主 ， 发 光 材 料 大 多 数 为 ZnS： Mn， 为 双 层 绝缘 膜 结 构 。多 色 显 示 屏 ： 采 用 Zn1-xMgxS： Mn与 ZnS： Mn双 层 发 光 材 料 来 制 造 红 、 绿 多 色 屏 。 EL-TV试制机外观日本夏普公司生产的ELD显示样品 六、电致发光显示器的应用（3） 六、电致发光显示器的应用（3）彩 色 色 显 示 屏 ： ELD的 发 展 状 况展 望 今 后 的 发 展 ， 大 致 分 下 述 三 个 发 展 阶 段 ： 第 一 阶 段 ； ZnS： Mn(橙 黄 色 )单 色 显 示 器 的 商 品 化 ； 第 二 阶 段 ： 二 色 (红 色 、 绿 色 )、 三 色 (红 色 、 绿 色 、 蓝 色 )、 多 色 显 示 器 的 商 品 化 ； 第 三 阶 段 ： 全 色 显 示 器 的 商 品 化 。 六、电致发光显示器的应用（5） 2005年 ， 加 拿 大 iFire公 司 开 发 34英 寸 1280 768的 彩 色 平 板 无 机EL显 示 器 。 LED构 造 的 核 心 是 用 磷 化 镓 或 砷 化 镓 等 半 导 体 发 光 材 料 晶片 做 成 的 PN结 。 晶 片 外 用 透 明 度 高 和 折 射 率 高 的 材 料 包 封 ， 树脂 外 观 视 应 用 要 求 做 成 各 种 形 状 。 各 元 件 的 底 座 上 安 置 了 多 晶片 ， 当 各 晶 片 发 不 同 强 度 的 光 时 ， 它 们 将 产 生 不 同 混 色 ， 使 发光 二 极 管 显 示 不 同 光 色 。 LED的 主 要 特 点 ：(1)工 作 电 压 低 ， 驱 动 简 单 。(2)LED是 小 型 的 高 亮 度 发 光 元 件 。(3)发 光 响 应 快 。 由 于 注 入 PN结 正 向 电 流 而 发 光 ， 因 此 控 制输 入 电 流 的 大 小 、 开 断 LED， 发 光 响 应 十 分 快 ， 可 达 lns。(4)寿 命 长 、 耐 冲 击 。(5)可 改 变 LED的 半 导 体 材 料 来 改 变 发 光 波 长 ， 单 体 LED可做 成 各 种 外 形 等 。 LED的 缺 点 : LED单 个 元 件 功 耗 为 数 毫 瓦 到 数 十 毫 瓦 , 虽 比白 炽 灯 小 得 多 ， 但 制 成 高 精 细 的 大 面 积 显 示 板 时 ，特 别 在 与 集 成 电 路 做 为 一 体 时 ， 元 件 功 耗 的 增 大 就不 容 忽 视 了 ， 这 时 散 热 也 是 不 容 易 解 决 的 问 题 。 PN结 的 外 加 正 向 偏 置 电 压 使 内 建 电 场 减 小 ， 势 垒 降 低 ， n区价 带 的 电 子 (或 P区 价 带 空 穴 )可 以 通 过 结 而 扩 散 到 p区 (或 n区 )，使 该 区 的 少 子 浓 度 远 大 于 热 平 衡 时 的 浓 度 ， 形 成 了 非 平 衡 的 少 数载 流 子 ， 在 p区 或 n区 产 生 了 电 子 与 空 穴 的 复 合 ， 如 果 复 合 为 辐 射复 合 且 能 带 间 隙 大 于 1.72ev， 就 发 射 可 见 光 。发 光 原 理 结 型 电 致 发 光 波 长 由 半 导 体 材 料 的 禁 带 宽 度 Eg和 在 禁 带 中 的 杂质 能 极 来 决 定 。 如 导 带 中 电 子 与 价 带 中 空 穴 直 接 复 合 ， 发 光 波 长 为 发 可 见 光 ( 760nm)的 LED材 科 ， 其 禁 带 宽 度 Eg须 大 于 1.72ev， 如 要LED发 蓝 光 ， 即 发 光 波 长 490nm， 此 时 ， Eg须 大 于 2.53ev。 )()(23981.1 mevEEhcEhcEh gggg (1)直 接 复 合 电 子 在 导 带 与 价 带 间 直 接 跃 迁 而 引 起 非 平 衡 载 流 子 的 复 合 过 程 ，也 称 带 间 复 合 。 这 种 复 合 产 生 的 光 子 很 易 被 晶 体 基 质 所 吸 收 ， 只 有 采取 特 殊 措 施 后 才 会 有 高 的 发 光 效 率 。 直 接 复 合 为 二 体 过 程 ， 其 辐 射 效率 高 。 (2)间 接 复 合 这 类 材 料 导 带 底 与 价 带 顶 的 波 数 不 一 样 ， 电 子 空 穴 复 合 过 程 必 须有 第 三 者 声 子 参 加 ， 为 三 体 过 程 ， 辐 射 效 率 很 小 ， 一 般 为 0.1 。等 电 子 陷 阱 的 激 子 复 合DA对 复 合辐 射 复 合 1 液 相 外 延 在 某 种 过 饱 和 溶 液 中 在 单 晶 衬 底 上 定 向 生 长 单 晶 薄 膜 的 方 法 。2. 气 相 外 延 将 基 片 置 于 反 应 器 中 ， 用 射 频 线 圈 加 热 至 800825度 ， 通 入 各 种 成 分的 氢 化 物 ， 以 氢 气 作 为 载 体 ， 反 应 生 成 单 晶 薄 膜 。3. 分 子 束 外 延 在 超 高 真 空 下 ， 通 过 多 极 分 子 束 与 加 热 的 单 晶 片 反 应 而 获 得 结 晶 生 长膜 ， 每 一 炉 子 装 有 一 个 坩 锅 ， 它 们 依 次 装 有 希 望 得 到 薄 膜 的 某 种 元 素 。 炉温 选 择 得 使 分 子 束 的 自 由 蒸 气 压 足 够 高 ， 各 炉 子 围 绕 基 片 环 列 ， 每 种 束 流中 心 与 基 片 交 叉 。 选 择 炉 子 和 基 片 温 度 和 炉 子 与 基 片 间 光 栏 的 开 合 ， 可 以按 所 愿 依 次 在 基 片 上 生 长 不 同 外 延 层 。4. 金 属 有 机 化 合 物 气 相 沉 积 动 态 驱 动 方 式 ： 每 组 LED采 用 脉 冲 电 流 分 时 驱 动 ， 可 改 变 脉 冲 幅 度 和 脉 冲 占 空比 来 改 变 显 示 亮 度 。 动 态 驱 动 方 式 ： 扫 描 型 驱 动 、 锁 存 驱 动发 光 二 极 管 显 示 驱 动 方 式静 态 驱 动 ： 在 工 作 时 间 内 ， 流 经 LED的 电 流 保 持 一 定 数 值 ， 能 得 到 稳 定和 亮 度 较 高 的 显 示 效 果 ， 但 缺 点 是 驱 动 电 流 太 大 ， 易 使 显 示 元 件发 热 降 低 发 光 效 率 ， 特 别 是 LED单 元 较 多 时 ， 要 求 驱 动 的 元 件 多驱 动 电 路 必 须 提 供 较 大 的 功 率 ， 这 使 得 电 路 的 复 杂 性 与 成 本 部 增高 了 。 (1)全 彩 化 改 善 蓝 色 LED的 晶 体 材 料 质 量 ， 提 高 发 光 效 率 ， 降 低 成 本仍 是 今 后 发 展 的 主 要 目 标 。(2)高 亮 度 化 高 亮 度 产 品 每 年 都 会 有 30%的 增 长 ， 至 于 中 低 亮 度 的 产 品增 长 率 不 会 超 过 5%。 再 者 超 高 亮 度 (法 向 光 强 超 过 1000mcd)之红 、 橙 、 绿 、 蓝 色 LED产 品 已 进 入 市 场 。(3)大 型 化 LED可 以 以 并 联 的 方 式 联 结 在 一 起 ,不 受 尺 寸 大 小 的 限 制 。对 于 一 些 需 配 备 大 尺 寸 的 产 品 而 言 ,更 希 望 一 些 大 型 化 的 LED。 (4)封 装 小 型 化 封 装 小 型 化 主 要 是 指 适 合 于 表 面 安 装 的 LED品 种 正 在 增 大 。表 面 安 装 LED为 带 盘 式 封 装 , 可 容 纳 2000只 LED管 芯 。 表 面 安装 LED已 成 为 封 装 小 型 化 的 主 流 和 方 向 。(5)生 产 型 MOCVD外 延 生 长 工 艺 设 备 的 高 产 化 今 后 的 发 展 方 向 是 提 高 每 炉 的 生 产 批 量 ,实 现 高 产 化 ,以降 低 生 产 成 本 为 目 标 。 如 果 每 炉 批 量 超 过 百 片 ( 2英 寸 ),则生 产 成 本 有 可 能 与 LPE相 近 。 （ 1） 全 色 动 态 信 息 平 板 显 示 LED 全 色 动 态 信 息 平 板 显 示 可 广泛 用 于 体 育 场 馆 、 车 站 、 机 场 、商 业 、 工 业 和 其 它 行 业 的 大 型 和超 大 型 全 色 显 示 屏 。（ 2） 固 体 照 明 光 源 全 色 超 高 亮 度 LED的 实 用 化 和商 品 化 ,使 照 明 技 术 面 临 一 场 新 的革 命 ,由 多 个 超 高 亮 度 红 、 蓝 、 绿三 色 LED组 成 的 像 素 管 不 仅 可 以 发出 波 长 连 续 可 调 的 各 种 色 光 ,而 且还 作 为 照 明 光 源 。 LED的 寿 命 长 达 数 万 小 时 。 （ 3） 信 号 指 示 灯 交 通 信 号 灯 用 超 高 亮 度 LED取 代 加 滤 光 片 的白 炽 灯 泡 ,不 仅 响 应 速 度 快 ,寿 命 长 、抗 震 、 耐 冲 击 ,而 且 效 率 高 、 节 省 电能 。 汽 车 指 示 灯 汽 车 指 示 灯 包 括 汽 车 外 部 的 各种 方 向 灯 、 尾 灯 、 刹 车 灯 等 。（ 4） 背 光 照 明 可 用 于 LCD的 背 光 照 明 ， 适 用 于蜂 窝 电 话 、 笔 记 本 型 电 脑 、 台 式 LCD 和 大 屏 幕 LCD TV等 的 背 光 源 。 提 纲 VFD是 一 种 低 能 电 子 发 光 显 示 器 件 。 它 是 利 用 荧 光 粉在 低 能 电 子 (几 十 ev以 下 )轰 击 下 发 光 的 物 理 现 象 制 成 。 日 本 伊 势 电 子 公 司 于 1967年 最 早 利 用 这 一 物 理 现 象 制作 了 荧 光 数 码 管 。 随 着 新 品 种 的 不 断 开 发 ， 它 的 应 用 范 围也 得 到 了 不 断 的 扩 大 。 （ 1） 一 位 圆 型 真 空 管 显 示 的 单 管 荧 光 显 示 管 可 应 用 于 计 算 器 的 数 字 显 示 和 若 干 符 号 显 示 的 装 置 上 。这 种 只 有 一 位 的 单 管 显 示 ， 无 论 对 于 制 造 厂 家 或 使 用 者 ， 都有 许 多 不 便 之 处 ， 特 别 是 多 位 显 示 时 ， 要 将 多 个 单 管 排 列 ，会 使 设 备 体 积 增 大 ， 不 利 于 整 机 小 型 化 。 1PC机 键 盘 ， 2 阳 极 ，3 排 气 管 ， 4 玻 璃 壳 ， 5 陶 瓷 基 板 ， 6 引 线 ， 7 焊 接 引 线 。单 位 管 （ 2） 圆 型 多 位 管 它 不 需 要 每 一 位 的 荧 光 显 示 管 的 引 出 线 ， 大 大 地 减 少 了 焊接 引 线 ， 也 不 需 要 亮 度 分 类 使 用 。 但 是 ， 不 论 是 单 管 还 是 多 位管 它 们 都 是 在 陶 瓷 基 板 上 安 装 电 极 引 线 ， 而 使 用 陶 瓷 基 板 的 材料 太 贵 ， 给 降 低 显 示 器 件 的 成 本 带 来 了 很 大 困 难 。圆型多位管 1 衬垫 2 排气管 3 玻璃壳 4 阳极5 陶瓷基板 6引线 7 焊接引线 8 PC键盘 （ 3） 平 板 多 位 显 示 在 玻 璃 基 板 上 ， 使 用 厚 膜 印 制 和 薄 膜 技 术 的 混 合 方 式 来 制作 各 个 主 要 电 极 ， 并 进 行 各 电 极 的 装 配 ， 然 后 使 用 平 板 玻 璃 进行 密 封 构 成 真 空 腔 。 这 种 平 板 结 构 的 多 位 显 示 管 在 形 状 上 有 一定 的 自 由 度 ， 并 且 还 能 派 生 出 许 多 的 显 示 图 形 。平 板 多 位 管 显 示 1 引线端子， 2 阳极， 3 平板玻璃， 4 玻璃粉， 5 玻璃基板， 6 PC键盘， 7 焊接引线， 8 排气管。 VFD的 结 构 阴 极 材 料 使 用 细 的 金 属 钨 丝 ， 在 表 面 上 涂 敷 碱 土 类 金 属 的三 元 碳 酸 盐 。 各 种 低 速 电 子 束 用 的 荧 光 体 目 前 己 达 到 实 用 化 的 荧 光 体 的 发 光 光 谱 曲 线 天 花 板 悬 挂 式 正 投 影 系 统 咖 啡 桌 型 正 投 影 系 统 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 。 投 影 仪 正 投 影 的 优 点 ：（ 1） 亮 度 和 清 晰 度 较 高 ；（ 2） 使 用 比 较 灵 活 。缺 点 ：（ 1） 外 界 环 境 光 对 图 像 的对 比 度 、 色 饱 和 度 和 相 对亮 度 影 响 较 大 ；（ 2） 投 影 机 影 响 视 线 。 两 面 反 射 镜 的 背 投 影 系 统 三 面 反 射 镜 的 背 投 影 系 统 单 面 反 射 镜 的 背 投 影 系 统 背 投 影 的 优 点 ：（ 1） 外 界 环 境 光 对 观 看 效 果 的 影响 较 小 ；（ 2） 投 影 机 不 影 响 视 线 。缺 点 ：（ 1） 亮 度 和 清 晰 度 较 正 投 影 低 ；（ 2） 占 用 较 多 空 间 。 正 投 影 背 投 影亮 度 高 较 高清 晰 度 高 较 高便 携 性 好 差体 积 、 重 量 小 大易 用 性 一 般 好正 投 影 与 背 投 影 的 比 较 投 影 显 示 器 的 分 类 透射式LCD投影系统 液 晶 投 影 透 射 式 LCD投 影LCOS投 影 LCOS（ Liquid Crystal on Silicon） 投 影 系 统穿 透 式 LCD投 影 LCOS投 影光 利 用 率 3%10% 40%以 上体 积 较 大 小开 口 率 低 （ 90%）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 使 用 三 片 LCOS屏 制 作 的 背 投 电 视 ,具 有 较 高 的 亮 度 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 。 各 种 投 影 灯 的 比 较 Two DMD pixels (mirrors are shown as transparent) 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 2561024级 ，图 象 噪 声 消 失 ， 画 面 质 量 稳定 。（ 2） 成 像 器 件 的 总 光 效 率达 60%以 上 ， 对 比 度 和 亮 度的 均 匀 性 都 非 常 出 色 。（ 3） 图 象 清 晰 度 高 ， 画 面均 匀 ， 色 彩 锐 利 ， 可 随 意 变 焦 ， 分 辨 率 高 。 数 字 光 路 处 理 器 投 影 机 ： Digital Light processing， DLP。 a) Cross sectionb) Top view The bistable DMD concept. DMD光 开 关 原 理 DMD binary-weighted pulsewidth modulation (4-bit, 16 gray-level example) DLP family of projectors (Note: to clearly illustrate the complete light path, TIR prisms are rotated 45 or 90 degreeswith respect to color-splitting prisms, compared to actual systems). Large-venue DLP-based projector. First full-color DMD images, May 1992. 3D显示 1. 需 要 辅 助 眼 镜 （ 需 要 配 戴 辅 助 眼 镜 ） 左 右 眼 图 像 的 偏 振 光 调 制 技 术 被 动 式 ， 采 用 偏 振 片 ， 不 同 偏 振 方 向 的 光 进 入 不 同 的 眼 睛 。 采 用 隔 行 扫 描 ， 分辨 率 受 限 时 间 域 调 制 技 术 为 主 动 式 ， 一 个 子 场 中 不 同 的 时 间 给 出 两 个 图 像 。 左 眼 图 像 出 现 时 ， 右 眼 眼 镜关 闭 ， 右 眼 图 像 出 现 时 ， 左 眼 眼 镜 关 闭 。 采 用 逐 行 扫 描 ， 分 辨 率 较 高 。2. 无 需 辅 助 眼 镜 -裸 眼 3D 裸 眼 直 视 自 动 立 体 显 示 技 术 ， 该 类 技 术 主 要 通 过 光 学 系 统 将 左 右 眼 图 像 分 别 在 空 间 不 同 方 向 进 行 传 播 ， 从 而 在 特 定 位 置 使 左 右 眼 观 看 到 不 同 图 像 内 容 来 实 现立 体 显 示 。 3D显 示 的 技 术 形 式 被 动 偏 振 眼 镜 式 电影采用了被动偏振眼镜式被动偏振眼镜 显示屏高速交替显示左右眼画面，眼镜左右眼也分别高速切换开关，显示左眼画面时，眼镜左眼打开右眼关闭，显示右眼画面时，眼镜右眼打开左眼关闭。所有的等离子3D电视和一部分液晶3D电视使用这种技术形式。 3D显 示 的 技 术 形 式 主 动 偏 振 眼 镜 式 3D显 示 的 技 术 形 式 其 它 形 式 的 眼 镜 式 这种显示器过于复杂，因为使用了两块液晶屏，成本很高，并不实用。只是在液晶屏的刷新速度不能达到支持双倍的时代，推出的过渡产品。 3D显 示 的 技 术 形 式 裸 眼 式柱状透镜式： 在屏表面上有一道道紧密排列的半圆柱形透镜，利用这些柱镜的折射角度不同，将左右眼的图像分开。 优点：不需要眼镜，使用方便，制作成本相对较低，亮度较高； 缺点：分辨率损失较严重，2D兼容性不好。平行光栅式： 在屏前或屏与背光板之间再加一层遮蔽物，把 部分方向的光线遮住，只让某些角度的光线可以发出去，将左右眼的图像分开。 优点：不需要眼镜，使用方便，如果遮蔽物使用可以切换状态的材质，则可以很好的兼容2D； 缺点：制作成本相对较高，亮度较低，分辨率损失也较严重。 3D显 示 的 技 术 形 式 其 它 各 种 3D展 示 形 式光学悬浮成像式：原理和多平面式类似，一般是利用一个半反半透平面反射镜将反射所呈的虚像与投射的实像合成，实现3D效果，这种3D显示技术可以与真实场景融合，用于营造梦幻的舞台效果。 2010年上海世博会四川馆三星堆文物3D影像展示头盔式：头盔式显示器本身就是双眼独立观看两幅画面，与眼镜式3D成像原理类似，产生景深感。优点：无需另外佩戴其它眼镜。 3D显 示 的 技 术 形 式 全 息 式 全息3 D是真正的三维显示，系统复杂，实现难度和成本均比较大。最现实的方式是用激光投射飘浮图像。 据报道，日本广播公司(NHK)决心在2 0 2 0年之前推出第一台Holo-TV，现已拨款2 8亿英镑用于这一雄心勃勃的项目。据索尼工程师透露，Holo-TV外形好似在地板上摊开的一本大书。激光器负责投射一个“图像云”，好似飘浮在房间中央。观众可以在不佩戴3 D眼镜情况下从每一个角度欣赏立体影像。 电子纸显示 可以实现像纸一样阅读舒适、超薄轻便、可弯曲、超低功耗的反射式显示技术。 电泳显示技术(EPD) 胆甾醇液晶显示技术(Ch-LCD) 电润湿显示技术(EWD) 电流体显示技术(EFD) 双稳态向列相液晶技术(Bi-TN LCD) 干涉调制技术(iMoD)。 省电节能： 电子纸显示具有双稳态性，只在更新显示内容时需要驱动，显示静态图像不耗电，且不需要背光。光学类纸性：反射型，宽视角，同纸一样有较好的可阅读性，长时间阅读眼睛不易疲劳，可在户外和阳光下阅读，视角接近180度。超薄、可弯曲：电泳显示电子纸薄膜厚度接近纸张，可选择多种基材作为驱动背板，制作超薄或柔性显示屏，大大提高便携性和抗撞击能力。 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。 电泳显示技术：利用不同颜色带电或不带电粒子在电场的作用下移动，从而实现图像显示。 电泳显示技术有微胶囊、微杯、电子粉流体3种典型结构。微胶囊电泳显示技术：由透明微胶囊包裹分散于溶剂中的具有对比颜色两种粒子，其中至少一种粒子带电， 与胶粘剂混合后涂布于ITO基材上制成电子纸薄膜。微杯电泳显示技术：在ITO基材上制作精密排列的微杯阵列，往微杯阵列中注入电子墨水，即白色带电颗及黑色的染料， 微杯表面进行固化后与胶粘剂层层压制成电子纸薄膜。电子粉流体电泳显示技术：不使用液体为介质，其显示介质是将树脂经过纳米级粉碎处理后所产生的黑色和白色不同电荷的粉体，再把粉体填充于空气介质的微杯封闭结构中。 主要EPD显示技术的比较 电子纸电子书与iPad的比较 现阶段电子纸市场定位为代替纸张、印刷品，不与多媒体竞争，并非取代LCD等显示器，但未来的研究趋势必然朝着低成本、高速响应、全彩色化、柔性等多个方向发展。低成本：电泳显示技术尤其是微胶囊显示技术由于制作工艺简单和涂布方式类似于纸张生产，良率可望逐年提升。随着产量和良率同步提高，必将使电子纸成本逐年降低。电子书阅读器的价格走势必将与其它消费类电子产品一样逐年降低。3年之内可望降至500元，使之成为一种大众化产品得到普及。在5到10年内电子书阅读器可望成为所有读书看书的人的必备。高速响应：因为电子纸技术依赖于粒子的运动，用于显示的开关时间较长，长达三百毫秒，这个速度对视频应用是不够的。 电子纸技术研究的公司都在推进高速响应的技术研发。 干涉调制技术(iMoD)电子纸响应速度很快，低功耗。如果在约未来3-5年能在制造工艺获得突破使良率得到明显提升，则在小尺寸显示应用领域可望抢得目前LCD的部分市场，如手机显示屏。 全彩色化：目前彩色电泳显示电子纸可以通过两种方式实现，一种采用彩色滤光片加黑白电子纸，另一种采用彩色粒子或染料，并已制作出样品。由于依赖反射光来成像，电子纸屏看起来有些暗淡，与液晶屏的亮度和色彩准确度相比还有差距。目前电子纸技术研究的公司都在推进全彩色化的技术研发， Qualcomm的iMoD已研制出效果较好的样品，但需要工艺方面的突破才可改善良率，实现批量生产。柔性：正如一般的读者并不期望把书卷起来，采用柔性电子纸显示屏的主要目的不是为了可以卷起来，而是为了便携和耐冲击。柔性电子纸显示屏可选择塑料基板作为背板。采用塑料基板的电子纸重量较玻璃材质减轻80%左右，厚度也仅0.3mm，十分符合轻薄、耐冲击等需求。然而塑料基板需克服的最大难题则在于材料的耐热及耐化性，需持续改良基板材料。 电子纸、电子书