平板显示技术基础—王丽娟—习题答案

-1-第一章习题答案一、填空题1.投影型空间成像型直视型阴极射线管显示器平板显示器2.主动发光型非主动发光型3.CRT投影技术LCD投影技术数字光处理器表面数字微晶装置4.阴极射线管电子束电子枪阴罩荧光粉层5.等离子体气体放电发光6.半导体硅上的液晶玻璃半导体硅材料7.头盔显示器全息显示器8.真空荧光真空荧光管9.无数个小发光二极管拼接10.300mm×400mm2二、名词解释1.主动发光型显示器是指利用电能使器件发光，显示文字和图像的显示技术。2.被动发光型显示器是指器件本身不发光，需要借助于太阳光或背光源的光，用电路控制外来光的反射率和透射率，才能实现显示。3.投影型显示器是用显示器显示图像后，再经光学系统放大后投影到屏幕上的一种显示。4.空间成像型显示器是空间虚拟图像，也是投影显示的一种，代表技术是头盔显示器5.电致发光显示器是利用某些材料在外界电场作用下发光实现显示的一种主动发光显示器。6.场致发射显示器是一种用冷阴极在高电场作用下发射电子，轰击涂覆在屏幕上的荧光粉发光实现显示的。7.发光二极管显示器是采用无数个小发光二极管拼接组成的显示器。8.响应时间是指显示器对输入信号的反应时间，如像素由暗转到亮，再由亮转到暗的图像完全显示所用的时间。9.亮度是指在单位面积上显示器画面明亮程度。10.开口率是像素的有效透光区面积与像素总面积的比值。11.对比度是指显示器的最大亮度与最小亮度的比值。12.灰度是指在白和黑之间的亮度层次分成几个等级，表示显示亮度不同的反差。13.拖尾是显示器在显示动态图像时出现的边缘模糊、看不清细节的现象。14.像素是平板显示图像的很多纵横排列的点中最小单位的点。15.PPI，Pixelsperinch，是每英寸所拥有的像素数目。16.画面尺寸是指显示区域对角线的长度。17.长宽比是显示画面横方向尺寸和纵方向尺寸的比。18.像素间距是像素到像素的重复距离，就是单元像素的大小。19.发光效率是主动发光显示器主要的参数，所发出的光通量与显示器所消耗的功率之比。-2-20.工作电压是驱动显示器所加的电压。21.产线世代是平板显示器发展的历程，用基板尺寸的大小决定生产线使用的设备型号，也决定着产线世代。三、简单题1.简述CRT显示的原理。电子枪发射出电子束，用视频信号调制电子束流，用电子透镜的聚集系统来汇聚电子束，在荧光屏上将电子束聚焦。几经聚焦、调控的电子光束打在荧光粉上时，会产生亮点。通过控制电子束的方向和强度，可产生不同的颜色与亮度。当显示器接收到由计算机显示卡或由电视信号发射器所传出来的图像信号时，电子枪会从屏幕的左上角开始向右方扫描，然后由上至下依次扫射下来，如此反复的扫描即可构成人们所看到的影像。2.简述PDP显示的面板结构。PDP的显示面板由排列成矩阵型的像素点阵构成，每一个像素由红绿蓝三基色的子像素构成。子像素是独立的，由单个放电单元独立进行放电发光。面板结构：1）在下玻璃基板上垂直配置扫描电极，上面用介质层覆盖。2）光刻制作壁障，用来隔开各个像素，防止放电之间的干扰。3）壁障外形成彩色荧光粉（红、绿、蓝）。4）在上基板上水平配置信号电极，是用来为维持放电控制显示亮度的。电极外面覆盖介质层。再涂覆一层MgO保护层，用于得到稳定的放电和较低的保持电压，并延长显示器寿命。3.简述场致发射的结构及原理。FED显示结构：由阳极基板与阴极基板构成。阳极基板上为红、绿、蓝三基色荧光粉条，为了保证色纯，三基色之间由黑矩阵隔开，阳极采用通明的氧化物导电层；阴极基板由行列寻址的尖锥阵列和栅极构成，栅极制作成孔状。两基板之间充有隔垫物，用来抵抗大气压力。在基板之间用低熔点玻璃胶封住。为了维持器件中的真空度，器件中应放置合适的消气剂。FED显示原理：1）在尖锥阴极与栅极之间加低电压，小于100V，实现对阴极发射电子的调制；2）由于电极的间距很小，在尖锥阴极的尖端会产生很强的电场。电子在强电场下由于隧道效应从金属内部穿出进入真空中；3）在上基板的阳极上加10000V的高电压，电子加速获得能量轰击阳极基板上的荧光粉，得到高亮度的发光。4.简述FED和CRT的区别。1）FED是阵列型发生源，是一个面矩阵，有数十万个主动发光的尖锥阴极阵列。CRT只有一个电子束，或者彩色显示有3个电子束。2）FED采用微尖型阵列平面电场作用下的冷阴极发射。CRT是利用电子枪的热电子发射。3）FED的荧光点到阴极的距离小于3mm，是平板显示。CRT由于使用热电子抢，为了是电子束获得足够的偏离和扫描，必须有一定距离才能打到荧光屏上，体积又大又厚又重。5.简述热电子发射和冷发射的区别。热电子发射是利用加热物体提供能量使电子从物体表面逸出的过程。当物体温度升高，电子的无序热运动能量随之增大。升高到一定程度，电子克服体内的束缚力从物体表面逸出，发射出来进入真空。-3-冷阴极发射是一种场致电子发射的过程，又称自发射。当物体表面电场加强，不需要加热，阴极体内的电子在电场下获得足够的能量后，克服体内的束缚力，利用隧道效应从表面发射出来进入真空。6.简述真空荧光显示的结构和原理。由玻璃基板、阴极、栅极、阳极和在阳极表面涂布的荧光体组成，属于一种三电极结构。阴极采用丝状直热式氧化物，用于发射电子。栅极采用网状或者丝状结构，通过调整栅极相对于阴极的电位，电子可以通过栅极向阳极运动。阳极表面涂有荧光粉层。当栅极的电位为正，电子向栅极运动，一部分电子穿过栅极，另一部分电子会被栅极拦截而变成栅流，一般要求这部分电流越小越好。当阳极电压也同时为正时，穿过栅极的电子可以到达阳极，激发荧光体发光。因此，VFD需要栅极和阳极同时加正压时才可以发光。7.简述液晶显示器亮度决定因素有哪些？并计算分析实际亮度能达到多少？液晶显示器亮度决定因素有背光源的亮度、液晶屏的透过率。其中液晶屏的透过率由偏振片1的透过率、液晶屏的开口率、彩膜的透过率、电极的透过率、偏振片2的透过率决定。根据背光源的亮度计算显示器的亮度，如一个亮度为3000cd/m2的背光源，液晶屏的透过率大约为5~10%左右，可以得到的显示屏亮度为150~300cd/m2左右。8.简述灰度级和颜色数的关系？并举例说明。灰度级数为2的数据比特数次方。彩色显示的颜色数为灰度级数的3次方。例如：数据信号为3比特，可显示的灰度级数为23＝8级。彩色显示时可显示的颜色数是83＝512色。9.简述柔性显示面临的技术瓶颈。面临的技术瓶颈主要有：1）性能差；2）寿命低；3）生产设备不成熟；4）相关高科技技术还未匹配。四、思考题1.思考一下PDP显示面临的问题？适合应用在哪些领域？面临的问题：1）PDP显示器中，存在等离子体对荧光粉的烧伤问题；2）PDP显示器中为防止像素间的放电干扰，必须采用障壁结构；3）PDP的等离子体是在高压下产生的，某些像素要获得高亮度还需要更高的瞬时功率，成本高；4）PDP显示器的单元像素变小时，发光效率会降低，亮度也会下降。PDP的发光效率较CRT明显低很多。应用：只适用于比较大、清晰度较低的显示器。2.以三片式液晶面板投影机说明透射式投影原理。首先，利用光学系统把强光通过分光镜形成RGB三束光，分别透射过RGB三色液晶屏上；接着，信号源调制液晶屏，通过控制液晶单元的透光或阻断，来控制光路；然后，经过三片液晶屏的光线在棱镜中汇聚，由投影镜头投射到屏幕上实现彩色显示3.分析VFD的局限性及发展。VFD由于工作电压低限制了某些性能。1）彩色化的限制。由于驱动电压低，大部分材料-4-在20V左右不能发光，材料局限导致彩色化困难；2）阴极功耗大。阳极的电流是由阴极提供的，阳极电流越大，所需要的阴极功耗也越大。而且阴极必须一直加电压，功耗很大；3）分辨率受限。VFD的栅极在器件中是架空的，不可能制作太高的分辨率。由于以上缺陷的限制，VFD主要应用在对功耗要求不大的小屏幕设备，如音视设备、微波炉等家用电器和电子称、仪器仪表中。4.分析在一个演出的场合需要使用200英寸以上的显示器，你选择哪种显示器?为什么？选择发光二极管显示器。因为发光二极管显示器是采用无数个小发光二极管拼接组成的显示器。不受组装数量的限制，适合于大型、户外显。5.思考一下如何提高开口率，并举例说明。通过改变设计方案和工艺能力，缩小栅线、信号线宽度和TFT等大小可以提高开口率，但是提高程度有限。另外，通过改变线间距提高开口率的措施也是非常有效的，常用的有两种，一种是BMonArray设计，另一种是有机膜绝缘层设计。以BMonArray设计为例。BMonArray设计中，阵列基板在制作薄膜晶体管阵列之前，先制作一层黑矩阵，光刻出黑矩阵图形正好可以遮挡住线间距，接着沉积一层隔离层。再按照正常工艺制作薄膜晶体管阵列。因为线间距被阵列基板上的黑矩阵遮挡住了，阵列基板和彩膜基板对盒时在像素电极上不用再交叠，开口率明显提高。6.设计一款4.5英寸，分辨率为960×640的显示屏，能达到多少ppi？长宽比为4:3的话，像素间距能达到多少？2565.464096022ppimcm9596034454.25.422横向的像素间距mcm10764034354.25.422纵向的像素间距第二章习题答案一、填空题1.向列相近晶相胆甾相2.平行3.扭曲向列相4.热致液晶溶致液晶5.黄色黑色黄模式6.热致液晶7.超扭曲向列相液晶显示器8.18889.晶体的各向异性所特有10.动态散射效应电控双折射效应宾主效应扭曲向列效应二、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.√7.×8.×9.√10.√-5-三、名词解释1.液晶是指在某个温度范围内，具有晶体的各向异性和液体的流动性，不同于通常的固态、液态和气态的一种新的物质状态，又称为物质的第四态。2.热致液晶是把某些有机物加热溶解，由于加热破坏晶体的点阵结构而形成的液晶，在某一温度范围表现出液晶的性质。3.残像是指液晶屏施加信号电压后，显示屏上有影像残留的现象。4.闪烁是指屏幕上某些点的亮度产生瞬时变化的现象。5.液晶介电各向异性是指液晶在不同方向上的介电常数不同。6.p型液晶，又称为正性液晶，在外电场作用下，液晶分子的长轴方向与外电场平行时体系的能量最小。7.n型液晶，又称为负性液晶，在外电场作用下，液晶分子长轴方向与外电场垂直时体系的能量最小。8.液晶的电光效应是指液晶在外电场下分子的排列状态发生变化，引起液晶屏的光学性质发生变化的一种电光调制效应。9.宾主效应是指将二色染料作为客体（宾体）溶于特定排列的向列相液晶材料（主体）中，利用染料分子不同的吸收实现彩色显示的效应。10.无源矩阵液晶显示器是单纯在两块玻璃之间注入液晶材料的液晶显示器。11.有源矩阵液晶显示器是在内部引入薄膜晶体管或二极管等有源器件作开关器件，再注入液晶材料的液晶显示器。12.常白型液晶显示器是不加电压时，液晶显示器为透光状态；加上电压后，随电压的增加透过的光强逐渐减小的液晶显示器。13.常黑型液晶显示器是不加电压下无光输出为暗态；加上加电压后，随电压的增加透过的光强逐渐增加的液晶显示器。四、简答题1.液晶的种类从组成和产生液晶态的物理条件看，液晶可以分为热致液晶和溶致液晶两大类。按照刚性中心部分的形状可以把液晶分成两种类型：细长棒状和扁平盘状。2.TN型液晶显示器的显示原理在不加驱动电压时（off态），来自光源的自然光经过上偏振片后只剩下平行于透光轴的线偏振光。线偏振光射入液晶层。液晶层内的液晶分子，由于上下基板表面取向层的作用，从上到下刚好扭曲90°。光在传播中，偏振方向随液晶分子扭曲结构同步旋转。光到达下偏振片时，偏振面刚好旋转了90°，正好与另一片偏振片的光轴平行，光可以透过，呈现亮态。在施加足够电压时（on态），由于正性液晶的介电各向异性和电场的相互作用，液晶分子扭曲结构解体，液晶分子长轴平行于电场方向，线偏振光的偏振方向在盒中传播时不再旋转，保持原来偏振方向到达下偏振片。正好与下偏振片的光轴正交，无光输出，呈现暗态。-6-当一些像素透光，而另一些像素不透光，就会显示出明暗不同的图像。3.液晶相的分类细长棒状液