液晶与平板显示技术(修正版)

一、填空题

1.液晶按形成可分为：热致液晶、溶致液晶以及两性晶体。困扰液晶技术的主要因素：拖尾（响应速度）、对比度、

视角。液晶按工作模式可分为：反射式、透射式、投影式。

2.彩色显示的三个特征：对比度、还原度、亮度。

3.按气体与电极是否接触分类，PDP可分为：DC-PDP（电极与气体直接接触的直流型）和AC-PDP(电极用覆盖介质层

与气体相隔离的交流型)。

4.按制备材料，OLED可分为：聚合物(大分子)器件(PLED)和小分子器件(OLED)。

5.LCD投影仪，其电路系统包含:信号处理部分和液晶面板驱动部分。

6.对PDP而言，气体能够稳定放电区域的有：正常辉光放电区（EF）、反常辉光放电区（FG）、弧光放电区（G以后）。

7.LED按PN结制备材料，可分为：同质P-N结LED和异质P-N结LED。

8.投影方式有：前投影显示和背投影显示。

9.根据量子状态的不同，激子可分为：单线态激子和三线态激子。其比例在小分子材料是1：3。

10.根据半导体理论，LED多采用（III- V）族化合物的四元合金半导体制作以获得较大的发光效率，而半导体由于需

要声子的参与，辐射复合效率降低。

11.溶致液晶和热致液晶能做液晶显示器的是：热致液晶，目前商用化的液晶显示器是：AM-LCD为端子的A-SI TFT-LCD。

12.响应时间是指施加电压到出现图像显示的时间，又称上升时间，从切断电源到图像消失的时间称为下降时间或余辉

时间。

13.分辨力是指人眼能能够分辨电视图像的最小细节的能力，是人眼观察图像清晰度的标志，通常用屏面上能够分辨出

的明暗交替的线条的总数来表示，而对于用矩阵显示的平板显示器常用电极线数目来表示其分辨力。

14.视网膜含有感光细胞、双极细胞和神经节细胞。感光细胞包括杆体细胞（能在暗环境下感受外界微弱的光刺激）和

锥体细胞（能在明环境下精细地感受外界光刺激）。

15.色温是指一个光源的颜色与黑体加热到某温度时所发生的光色相同，这个光源的色温便是该温度。

16.颜色的三个基本属性是：色调，明度和饱和度。色调是指在物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定的，不同波

长引起不同的颜色感觉。色调是颜色最重要的特征。饱和度是指这个颜色的鲜明程度。明度是指刺激物的强度作用于眼睛所发生的效应，它的大小是由物体反射系数来决定的，反射系数越大物体明度越大，反之越小。

17.加法混色三原色：红、绿、蓝。对于光谱中的每一种色光，都可以找到另一种按一定比例与它混合得到一种白色的

色光，这一对色光称为互补色。如（红青、绿紫、蓝黄）。

18.减法混色：（黄、青、品红）。

19.全电视信号包括：图像信号，复合同步脉冲，复合消影脉冲，在彩色电视中还包括色同步信号。

20.LCD显示器的特点：低压、微功耗，平板结构，被动显示型，显示信息量大，易于彩色化，长寿命，无辐射无污染。

缺点：显示视角较小，响应速度慢。

21.液晶因分子排列有序状态不同分为：近晶相液晶，向列相液晶和胆﹖相液晶，大量应用于显示器的是向列相液晶。

22.液晶显示原理：在电场、热等外场作用下，使液晶分子从特定的初始排列状态变为其它分子排列状态，随着分子排

列的变化，液晶的光学的特性发生变化，从而变换为视觉变化。

23.液晶分子排列的方法：基片表面的处理方法分为三类：直接取向处理法（用具有垂直取向能力或平行取向能力的取

相机对基片表面进行直接处理，在取向剂与液晶分子之间产生范德华力、偶极子之间的引力和氢键等物理化学的相互作用力）、间接取向处理法（将取向剂溶解在液晶中，注入到液晶盒后取向剂从液晶中析出而吸附在基片表面上）、基片表面变形取向处理法(将原来光滑的基片表面变成不光滑的表面，通过不光滑表面与液晶的弹性的相互作用，使液晶分子成一定的排列方向而固定下来。由摩擦法和倾斜蒸镀法)。

24.液晶显示器的三大主要材料是液晶、偏光片、ITO（氧化铟锡）玻璃。

25.光刻工艺：涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀、去膜和清洗。

26.取向排列工艺：清洗（高纯水、超声波、高效有机溶剂）、涂膜、预烘、固化、摩擦取向。

27.PDP显示器（AC-PDP（又分对向放电型和表面放电型）和DC-PDP）。

28.PDP显示器的特点：高速响应、可全彩色显示、伏安特性非线性强，具有很陡的阈值特性、具有存储功能、无图像

畸变，不受磁场干扰、应用的环境范围宽、工作于全数字化模式、长寿命。

29.气体发生稳定放电的区域由三个：正常辉光放电区、反常辉光放电区、弧光放电区。

30.表面放电型AC-PDP的两组电极分别制作在前后基板上，并且相互正交，在每一个交叉点后称一个放电单元，维持

放电在前后基板间进行。表面放电型AC-PDP的显示电极（包括透明电极和汇流电极）制作在前基板上，寻址电极制作在后基板上并且与显示电极正交，一对显示电极与一条寻址电极的交叉区域就是一个放电单元，维持放电在两组显示电极间进行。AC-PDP在电极上均有一个介质层（氧化镁）做保护膜。

31.彩色AC-PDP显示原理：利用混合气体放电产生的VUV来激发三基色光致荧光分发光，与荧光灯的发光原理相似。

32.彩色AC-PDP对放电气体的要求是：着火电压低，辐射的真空紫外光谱与荧光粉的激励光谱相匹配，而且强度高、

放电本身产生的可见光对荧光粉发光色纯影响小、放电产生的离子对介质保护膜材料溅射小、化学性能稳定。

33.障壁的制作：丝网印刷法、喷沙发。新方法：光敏浆料法、填平法、模压法。

34.有机/聚合物电致发光材料和器件的基本性能主要包括：发光颜色和色纯度；发光效率和亮度；稳定性和寿命。

35.辐射复合：直接复合和间接复合。直接复合：指电子在导带与价带间直接跃迁引起非平衡载流子的复合过程。也称

带间复合。间接复合：这类材料导带带底与价带顶的k不一样。电子空穴的复合过程必须有第三者声子的参与，为三体过程。

36.对于异质结，由于n区的禁带宽度大于p区，产生的光波波长长于p区的禁带宽带宽度被p区吸收，所以只有p

区发光。

37.外延是指在单晶衬底上生长一层新单晶的技术。新单晶层的取向取决于衬底，并且由衬底向外延伸而成。主要有气

相外延、液相外延、分子束外延、和金属有机化合物气相沉淀四种。

二、名词解释

1.LCOS

答：LCOS的基本含义是在硅片上的液晶，通称硅基液晶，是一种液晶反射式投影器件。其结构是在硅单晶圆片上，利用半导体技术制作驱动面板（又称为CMOS-LCD），然后将单晶片用研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成CMOS 基板，然后将CMOS基板与含有透明电极的玻璃基板贴合，在注入液晶，进行封装测试。

2.着火点压

答：由气体放电的伏安特性图，当极间电压增大到B点时，放电电流迅速增大，有很微弱的光辐射，放电由非自持转变为自持放电，B点的电压称为着火点压（击穿电压）Vf。

3.LCD的响应时间

答：根据流体变性理论可将液晶的响应时间τ=η?(??Δ?E2k??q2)?1，式中各量定义为已知，其中：E为外加电场；q为形变频率，指盒厚对响应的影响：q=PI/d，d为盒厚。不同类型的液晶，其响应时间也不相同，且液晶显示器件的响应时间都是比较大的，很容易出现拖尾现象。

4.TN和STN

答：扭曲向列型液晶显示器TN-LCD，结构：在TN-LCD盒的最外侧是偏光片，上下偏光片之间偏光轴正交90°。在偏光片下是经过表面处理带有定向膜和ITO膜的玻璃基板，上下基板分子排列方向正交90°。在两块间隙5um左右的上下玻璃形成的盒内充满正性向列相液晶，TN液晶盒工作于黑白模式，其不加电时呈现亮态，加电压后呈暗态。STN：将传统的TN液晶器件的液晶分子扭曲叫加大到大于90?，一般在180?~270?的可以改善电光特性的陡度的液晶器件称为超扭曲向列（STN）液晶盒。其具有很明显的特征：(1)大扭曲角（180?~270?）；(2)高预倾角；(3)偏光片光轴与分子长轴之间夹角特殊设置。STN液晶盒工作于有色模式、黑白模式以及彩色模式。

5.正性液晶：偶极距平行于分子长轴的P型液晶，??大约在10~20之间。其中?为介电常数，反映了在电场作用下的介质极化的程度。

6.负性液晶：偶极距垂直于分子长轴的N型液晶，??<0，结构特点是侧向含CN、F等基团，介电各向异性大，适于低电压工作。

7.TFT

答：TFT（Thin Film Transistor薄膜晶体管），TFT在液晶的背部设置特殊光管，使被扫描的行电极能够保持住扫描期间的电压，改善了STN会闪烁（水波纹）模糊的现象，得以实现高路数搞对比度显示。

8.潘宁电离

答：在给定的基本气体中加入少量的杂质气体，如果杂质气体的电离电位小于基本气体的亚稳态能级，混合气体的着火点压会小于基本气体的着火点压，这种现象就是潘宁电离。

9.激子：存在一定相互作用而稳定、有一定寿命的“载流子对”。

10.明适应、暗适应

答：明适应：眼睛由暗到亮的适应过程叫明适应，在这过程中演的感受度降低。

暗适应：眼睛由亮到暗的适应过程叫暗适应，它包括两种基本的过程：瞳孔大小变化和视网膜感光化学物质的变化。

11.临界闪烁频率

答：但闪光频率增加到一定程度时，人眼就不再感到闪光，而感到一种固定的或连续的光。但此闪光频率并不恒定，它受到许多因素的影响：刺激的强度、刺激的面积、视网膜的不同部位、不同背景光及不同的刺激色光。

12.LUMO和HOMO轨道：已占有电子的能级最高的轨道称为最高已占轨道，用HOMO表示。未占有电子的能级最低的轨道称为最低未占轨道，用LUMO表示。HOMO、LUMO统称为前线轨道，处在前线轨道上的电子称为前线电子。

三、简答题

1.光通量、发光强度、亮度之间的关系

答：光通量(Ф)：能够被人的视觉系统所能够感受到的那部分光辐射功率的大小的度量，单位lm(流明)。发光强度：一光源在单位立体角内所发出的光通量称作光源在该方向上的发光强度I。亮度：指单位面积上的发光强度，即L=?I/?A。光通量的大小反映了一个光源所发出的光辐射能所能引起的人眼光亮感觉的能力。发光强度I描述了光源在某一方向上发光的强弱，它考虑了光源发光的方向性，发光强度与光通量之间的值可以进行一定的相互转换。亮度不仅可以描述一个发光面，还可用来描述光路中的任意截面。

2.简述何谓辉光放电？简述辉光放电中阴极到阳极的七个放电区域？

答：稀薄气体自激导电的现象称为气体辉光放电，PDP正是利用气体辉光放电而发光的。

按辉光放电中的阴极到阳极的七个区域描述：刚离开冷阴极的电子能量很低，不足以引起气体原子激发和电离，所以，阴极近表面为一暗区，即阿斯顿暗区；随着电子在电场中加速，当电子的能量足以使气体原子激发时，就产生辉光，这就是阴极光层；电子能量进一步增加时，就能引起气体原子电离，从而产生大量的离子与低速电子，这一过程并不发可见光，这一区域称为阴极暗区，阴极位降主要发生在这一区域中；低速电子增加速度后，会引起气体原子激发，从而形成负辉区。在阳极方向，还有法拉第暗区、正光柱区、阳极区。

3.FED与CRT和LCD的相同与不同之处

答：FED与CRT比较，相同点：具有基本相同的荧光屏结构，高性能、丰富的彩色、高亮度和高对比度、高分辨率、响应速度快，但是体积大，笨重。不同点：CRT利用电磁偏转使电子束扫描整个荧光屏，靠电子轰击荧光粉发光，FED 中电子发射源是一个面矩阵，荧光屏像素与阴极电子发射源像素是一一对应的，体积很小。FED与LCD比较，相同点：都是平板显示器件，厚度薄体积小。不同点：LCD的主要器件是液晶平板，其具有低压、低功耗、厚度薄、易彩色化、无辐射、无污染、长寿命，但是相应时间较慢。FED则是利用电子束流轰击荧光粉发光，具有CRT显示的主要优点，显示质量高于LCD。由此可见，FED集LCD和CRT的优点于一身，具有很大的优势。

4.简述OLED？简述OLED实现色彩化的几种方案？

答：OLED有机发光二极管或有机发光显示器，又成有机电致发光显示器，是20世纪中期发展起来的一种新型技术。起原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜复合发光。OLED的可视度和亮度均高，电压需求低，反应快、厚度薄、构造简单，成本低等，被视为21世纪最具前途的产品之一。

OLED实现色彩化的几种方案：方式a是分别制备红、绿、蓝（即R、G、B）三原色的发光中心，然后调节三种颜色不同程度的组合，产生真彩色。方式b是首先制备发白光的器件，然后通过滤色膜得到三原色，重新组合三原色从而实现彩色显示。方式c是首先制备发蓝光的器件，然后通过蓝光激发其他层材料分别得到红光和绿光，从而进一步得到彩色显示。方式d是首先制备发白光或近于白光的器件，然后通过微腔共振结构的调谐，得到不同波长的单色光，然后再获得彩色显示。方式e采用堆叠结构，将采用透明电极的红、绿、蓝发光器件纵向堆叠，从而实现彩色显示。

5.简述AC-PDP为何采用惰性气体作为放电气体的原因？答：这是因为彩色AC-PDP对放电气体的要求是：①着火点压低②辐射的真空紫外光谱与荧光粉的激励光谱相匹配，而且强度高③放电本身发出的可见光对荧光粉发光色纯影响小

④放电产生的离子对介质保护膜材料溅射小⑤化学性能稳定。

6.有哪些新型FED的阴极阵列？他们的特点及优缺点？

答：有表面传导发射式阴极阵列、碳纳米管场致阴极阵列、弹道电子表面发射式阴极阵列、MIM结构的FED、MISM 结构的FED。表面传导发射属于薄膜场致发射，其特点是阴极与引出极在一个平面内。优点：用简单的手段实现了阴极和引出电极之间非常小的缝隙，解决了精密光刻技术的高成本问题。缺点：无法在发射稳定的前提下提高发射率。碳纳米管场致阴极阵列的特点及优缺点：具有良好的导电性能，可成为优良的场发射体，在低电场下，可以得到行发射显示所需的电流密度；待解决的问题：发射不均匀性、发射稳定性、和低压驱动问题。弹道电子表面发射的特点及优缺点：具有电子书发散角小、有自聚焦功能、抗污染和能在较低真空下正常工作等优势。但也存在发射率较小的问题。MIM的特点以及优缺点：具有发射均匀性号、抗污染能力强、可以在很低的真空度下工作等优势。但其只能用