光电显示技术及应用

前　言

第1章显示技术基础………………1

1　光电显示技术的定义和种类…………1

1.1.1　光电显示的定义………………

1.1.2　光电显示技术的种类及其发展历史………2

1.2　光电显示技术基础………………4

1.2.1　光学基础知识………………4

1.2.2　人眼视觉与生理学基础知识………………　6

1.2.3　色度学基础………………　8

1.2.4　显示器件的主要技术指标………………　11

1.2.5　光电显示的未来展望13

本章小结………………13

本章习题………………13

参考文献………………14

第2章　薄膜晶体管……………………15

2.1　薄膜晶体管简介……………………15

2.1.1　薄膜晶体管的发展历程……………………16

2.1.2　薄膜晶体管的技术分类及比较……………………16

2.1.3　薄膜晶体管的基本特性……………………18

2.2　非晶硅薄膜晶体管……………………21

2.2.1　非晶硅薄膜晶体管简介……………………21

2.2.2　非晶硅薄膜晶体管的结构划分……………………21

2.2.3　非晶硅薄膜晶体管的制备工艺……………………23

2.3　低温多晶硅（LTPS）薄膜晶体管……………………27

2.3.1　低温多晶硅薄膜晶体管简介……………………27

2.3.2　低温多晶硅薄膜晶体管的制备工艺……………………28

2.3.3　多晶成膜技术……………………29

2.3.4　低温多晶硅离子注入技术及激活工艺……………………31

2.4　铟镓锌氧（IGZO）薄膜晶体管……………………32

2.4.1　氧化物薄膜晶体管简介……………………32

2.4.2　有源层的分类……………………33

2.4.3　铟镓锌氧（IGZO）薄膜晶体管的结构划分……………………34

2.4.4　铟镓锌氧（IGZO）薄膜晶体管的制备……………………35

2.4.5　氧化物TFT在显示面板中的应用……………………36

2.4.6　主流薄膜晶体管显示面板的比较……………………37

2.5　薄膜晶体管的应用……………………38

本章小结……………………38

本章习题……………………39

参考文献……………………39

第3章　背光源技术……………………41

3.1　背光源技术基础知识……………………41

3.1.1　背光源的发展历程……………………42

3.1.2　背光源的分类……………………42

3.2　背光源的基本组件及其关键技术……………………45

3.2.1　液晶显示器的光学系统……………………46

3.2.2　背光源的基本光学组件及其关键技术……………………46

3.3　背光源对显示效果的影响及其设计……………………50

3.3.1　显示器背光源特性要求……………………50

3.3.2　背光源对画面显示质量的影响……………………50

3.3.3　背光源的光学设计……………………54

本章小结……………………57

本章习题……………………58

参考文献……………………58

第4章　触摸屏技术……………………59

4.1　概述……………………59

4.1.1　触摸屏的发展历史……………………59

4.1.2　触摸屏的分类……………………60

4.2　电容式触摸屏原理……………………63

4.2.1　电容式触摸屏测量原理……………………63

4.2.2　电容式触摸屏算法解析……………………64

4.3　电容式触摸屏结构……………………65

4.3.1　外挂电容式触摸屏……………………65

4.3.2　内嵌电容式触摸屏……………………66

4.4　触摸屏的材料应用及发展趋势……………………6

4.4.1　光学透明胶……………………69

4.4.2　透明导电材料……………………69

4.4.3　保护盖板……………………70

本章小结……………………72

本章习题……………………72

参考文献……………………72

第5章　液晶显示技术……………………74

5.1　液晶及其物理性质……………………74

5.1.1　液晶的基本知识……………………74

5.1.2　液晶的物理性质……………………75

5.2　液晶显示器件的发展历程……………………79

5.3　LCD的制备工艺和技术……………………80

5.3.1　LCD的显示原理及其主要构造……………………80

5.3.2　液晶的彩色显示……………………82

5.3.3　LCD的基本制作流程……………………83

5.4　LCD的驱动……………………87

5.4.1　静态驱动……………………87

5.4.2　无源矩阵电极驱动……………………88

5.4.3　有源矩阵电极驱动……………………89

5.5　液晶显示技术的新进展……………………91

5.5.1　量子点显示技术……………………91

5.5.2　低反射液晶显示技术……………………91

5.5.3　曲面液晶显示技术……………………92

5.5.4　LCD的宽视角技术……………………95

5.6　LCD的发展方向……………………96

本章小结……………………98

本章习题……………………98

参考文献……………………98

第6章　OLED显示技术……………………100

6.1　OLED基础知识……………………100

6.1.1　概述……………………100

6.1.2　OLED的基本结构和工作原理……………………101

6.1.3　OLED的性能特点……………………102

6.1.4　OLED的分类……………………103

6.2　OLED的关键技术……………………103

6.2.1　OLED材料……………………103

6.2.2　OLED的制备工艺……………………106

6.2.3　OLED的驱动技术……………………107

6.3　OLED显示……………………110

6.3.1　OLED显示技术的发展历史……………………110

6.3.2　OLED与LCD显示技术对比……………………110

6.3.3　OLED的彩色化……………………114

6.4　OLED产业化……………………117

6.4.1　OLED的产业现状及发展趋势……………………117

6.4.2　OLED照明……………………118

6.4.3　OLED综合应用……………………119

本章小结……………………120

本章习题……………………120

参考文献……………………121

第7章　激光显示技术……………………122

7.1　激光显示相关技术基础……………………122

7.1.1　激光显示系统中的激光器……………………122

7.1.2　激光显示系统中的光调制器……………………123

7.1.3　激光显示系统中的二维扫描器和光偏转器……………………124

7.2　激光显示的分类和特点……………………125

7.2.1　激光显示的分类……………………125

7.2.2　激光显示的特点……………………127

7.3　激光显示原理……………………127

7.3.1　基本原理……………………127

7.3.2　背投式激光显示技术……………………129

7.3.3　前投式激光显示技术……………………129

7.3.4　激光全息显示技术……………………130

7.4　激光显示的现状和发展……………………130

本章小结……………………131

本章习题……………………131

参考文献……………………131

第8章　投影显示技术……………………133

8.1　投影显示技术的分类……………………133

8.1.1　CRT投影显示……………………133

8.1.2　LCD投影显示……………………134

8.1.3　LCoS（硅基液晶）投影显示……………………135

8.1.4　DLP（数字光处理）投影显示……………………136

8.2　DLP投影显示系统的结构……………………137

8.3　DLP投影机的关键部位……………………138

8.3.1　核心器件DMD的结构和工作

原理……………………138

8.3.2　照明部件……………………139

8.3.3　投影镜头……………………142

8.4　DLP投影显示技术指标及其测试

方法……………………143

8.4.1　测试的环境和条件要求……………………143

8.4.2　光输出……………………144

8.4.3　照度均匀性……………………145

8.4.4　色度不均匀性……………………145

8.4.5　对比度……………………145

本章小结……………………146

本章习题……………………14

参考文献……………………146

第9章　电影显示技术……………………147

9.1　数字影院……………………147

9.1.1　数字影院的定义和技术演进……………………147

9.1.2　数字影院技术标准体系……………………148

9.2　数字电影放映机……………………149

9.3　巨幕电影……………………150

9.4　中国巨幕……………………151

9.5　IMAX巨幕……………………153

9.6　数字电影放映检测评估与认证……………………154

9.6.1　我国数字电影放映检测认证……………………154

9.6.2　THX认证……………………155

本章小结……………………156

本章习题……………………156

参考文献……………………156

第10章　LED显示技术……………………158

10.1　LED显示的基础知识……………………158

10.1.1　概述……………………158

10.1.2　LED显示的发展历程……………………159

10.1.3　LED的工作原理……………………160

10.1.4　LED显示的国内外现况和发展方向……………………162

10.2　LED显示系统的基本组成及其显示控制方法……………………163

10.2.1　显示系统的基本组成……………………163

10.2.2　显示控制的原理和方法……………………165

10.2.3　显示控制的关键技术……………………171

10.3　LED显示屏的分类……………………173

10.3.1　按照像素间距分类……………………173

10.3.2　按照封装方式分类……………………173

10.3.3　按照应用场合分类……………………174

10.3.4　按照使用的LED灯的类型

分类……………………174

10.4　LED小间距显示的进展……………………175

10.4.1　LED小间距显示的封装……………………176

10.4.2　LED小间距显示的SMD类型……………………176

10.4.3　LED小间距显示的COB类型……………………177

10.4.4　COB小间距LED显示的关键技术……………………178

10.4.5　LED小间距COB显示的进展……………………179

10.5　LED显示系统的检测方法……………………180

10.5.1　表征光学性能的关键技术指标……………………180

10.5.2　现有亮度测量设备及影响亮度测量的主要因素……………………181

10.5.3　LED显示屏光学特性的实验室综合测量方案……………………183

10.6　Micro－LED显示技术……………………183

10.6.1　Micro－LED显示的历史及现状……………………183

10.6.2　Micro－LED显示的设计原理与制备技术……………………185

10.6.3　Micro－LED显示的结果及分析……………………189

10.6.4　Micro－LED显示的应用及发展……………………190

本章小结……………………191

本章习题……………………192

参考文献……………………192

第11章　3D显示技术194

11.1　3D显示技术的定义和种类……………………194

11.1.1　3D显示技术的定义……………………194

11.1.2　3D显示技术的种类……………………194

11.2　基于双图像的3D显示技术……………………195

11.2.1　双色型3D显示…………………………………………195

11.2.2　电子快门型3D显示196

11.2.3　偏振型3D显示……………………196

11.2.4　裸眼型3D显示……………………197

11.2.5　多视点裸眼3D显示……………………197

11.3　LED3D显示技术……………………200

11.3.1　简述……………………200

11.3.2　电子快门型LED3D显示……………………200

11.3.3　偏振型LED3D显示……………………201

11.3.4　裸眼型LED3D显示……………………202

11.4　真三维（3D）显示技术……………………202

11.5　全息显示技术……………………203

11.5.1　基于全息功能屏的3D光场显示技术……………………205

11.5.2　基于MEMS光束扫描的LHE裸眼3D…………………… 206

11.6　其他裸眼型显示技术……………………207

11.7　视觉健康与3D眩晕综合症……………………208

本章小结……………………209

本章习题……………………209

参考文献……………………209

第12章　其他新型显示技术……………………211

12.1　VR/AR/MR/CR技术……………………211

12.1.1　虚拟现实（VR）技术……………………212

12.1.2　增强现实（AR）技术……………………213

12.1.3　混合现实（MR）技术……………………213

12.1.4　各种“R”的关系……………………214

12.1.5　VR/AR技术的应用……………………215

12.2　量子点显示技术……………………216

12.2.1　量子点材料的发展……………………216

12.2.2　量子点材料的概述……………………216

12.2.3　量子点背光技术的应用及优势……………………217

12.3　可穿戴显示技术……………………218

12.3.1　头戴式显示设备的结构……………………218

12.3.2　头戴式显示设备的性能评价……………………220

12.3.3　谷歌眼镜……………………221

12.3.4　谷歌头戴显示器……………………221

12.3.5　苹果智能手表……………………221

12.4　场致发射显示技术……………………221

12.4.1　场致发射显示器件的基本原理……………………222

12.4.2　场致发射显示器件的结构及工艺……………………223

12.4.3　阴极基板技术……………………224

12.5　电子纸显示技术……………………227

12.5.1　电子纸显示的特性……………………227

12.5.2　电泳显示技术……………………228

12.5.3　电泳显示的色彩化……………………229

12.5.4　电子纸的测量……………………230

本章小结……………………230

本章习题……………………231

参考文献……………………231

第13章　历史上使用过的显示技术……………………233

13.1　概述……………………233

13.2　阴极射线管（CRT）显示技术……………………233

13.2.1　CRT显示器的结构与工作原理……………………233

13.2.2　彩色显像管的分类与特点……………………235

13.2.3　CRT显示器的特点……………………237

13.3　PDP显示技术……………………238

13.3.1　等离子显示的基本原理……………………239

13.3.2　等离子显示器……………………240

13.4　其他大屏幕显示技术……………………245

本章小结……………………248

本章习题……………………248

参考文献……………………248

本书系统地介绍了光电显示技术的概况、光电显示技术的发展历程及其技术基础、薄膜晶体管、背光源技术、触摸屏技术、液晶显示技术、OLED显示技术、激光显示技术、投影显示技术、电影显示技术、LED显示技术、3D显示技术、其他新型显示技术，以及历史上使用过的显示技术。 本书可作为普通高等院校光电信息科学与工程、光学工程、应用物理、信息工程、通信工程、电子科学与技术等相关专业的本科生和研究生教材，也可供相关专业科技人员、工程技术人员参考。

全书共分8章，主要包括绪论、光电技术的基础知识、光电子发射器、光电导检测器件、光生伏特器件、热辐射器件、其他光电器件、光电技术的综合应用等内容。针对高职学生的特点，在内容的组织安排上遵循理论知识够用为度的原则配以丰富的实训内容，以“理实一体”的方式进行展开，通过“学中做，做中学”的方式充分调动学生的积极性，使学生在实践当中掌握应有的知识和技能。本书每个章节中都以一个实训项目将相关的知识点、技能点有机结合起来，用实际的设计、装调、检测任务来检验学生的学习效果，更突出了对学生实践能力的培养。在实训之后配有思考练习和丰富的习题，进一步巩固和延伸本章知识。本书可作为高等职业院校光电类专业的教材，也可作为职业技术教育、技术培训及从事光电技术开发、设计、生产等岗位工作的工程技术人员的学习参考资料。

学习该专业的学生要求掌握信息显示与光电技术专业所必须的基础知识、基本理论和基本技能、具有扎实的数理基础和电子技术、新材料基础理论，掌握液晶显示及相关技术专业知识。能够从事信息显示、光电技术及相关领域内的科研、教学、应用、开发、生产、管理工作。了解学科前沿及相关领域知识；具有较强的计算机辅助设计和工程实践能力，并具有一定的产品开发和参与技术改进的高级技术应用能力。

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