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基于单片机控制的微杯型电子纸显示系统的设计和制作

作　者: 杨孟琳
导　师: 胡明
学　校: 天津大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: 电子纸 SU-8 光刻胶 光刻工艺 微型杯阵列 单片机 仿真
分类号: TN873
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
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内容摘要


上世纪末,电子纸显示技术的出现引起了人们的广泛关注,它兼具纸张与电子显示器的优点,既符合人们的阅读习惯,又可以实现信息的快速更新。它的可擦写、轻薄便携、低能耗、易卷曲等特点是其他显示技术所无法比拟的。本论文首先介绍了研究背景,包括电子纸的工作原理、分类和特点,回顾了电子纸显示技术的发展历程,分析了国内外的研究现状和可能的应用领域。从国际上电子纸的发展情况来看,电泳型电子纸是最有希望并且显示性能相对稳定的技术之一,主要包括微胶囊电泳显示和微杯型电泳显示。本文介绍了微胶囊电泳显示技术的器件结构、显示原理和制备方法,展示了目前实验室在这项技术上的进展。接着本文详细介绍了微杯型电子纸显示器件的研制,微型杯阵列是这种显示器件的关键结构,本文创新性地引入SU-8厚光刻胶材料,通过紫外光刻法制备微型杯阵列。通过多次实验,摸索出了一组最优的微型杯设计参数以及相应SU-8厚光刻胶光刻工艺流程,按此流程制备出的微型杯阵列图形完好、线条清晰。最后,本文对电子纸的控制驱动电路进行了硬件和软件设计,从驱动电子墨水显示的基本目的出发,根据电路功能模块选择不同的元器件和设备搭建硬件电路,最后进行PCB设计和制版并进行硬件电路调试。软件部分的编写首先选择了编程灵活的C语言,按照模块设计出符合要求的程序,并利用Proteus和Keil软件工具进行联合调试仿真,最终实现了电子纸显示器件的两种显示功能:按输入显示四位七段码数字、三组字符组合的顺序显示。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-18
  1.1 图像显示技术  7-13
    1.1.1 显示技术概况  7-9
    1.1.2 电子纸技术概况  9-13
  1.2 单片机概述和51 系列单片机  13-17
    1.2.1 单片机的发展、特点及应用  14
    1.2.2 MCS-51 系列单片机  14-17
  1.3 本课题研究的意义及主要工作  17-18
第二章 微胶囊电泳显示技术  18-28
  2.1 电泳和电泳图像显示技术  18
  2.2 微胶囊电泳显示技术和电子墨水  18-24
    2.2.1 微胶囊电泳型电子纸的基本结构  18-20
    2.2.2 微胶囊电泳显示原理  20-21
    2.2.3 微胶囊电泳型电子纸的驱动方式  21-22
    2.2.4 电子纸微胶囊电泳液的组成  22-24
  2.3 微胶囊化  24-25
    2.3.1 微胶囊技术  24
    2.3.2 微胶囊制备方法  24-25
  2.4 微胶囊电泳技术的现状及趋势  25
  2.5 实验室已制备的微胶囊电子墨水与原型显示器件  25-28
第三章 微杯型电子纸显示器件的研制  28-43
  3.1 微杯型电子纸显示器件  28-31
    3.1.1 高速全自动压模制杯工艺  28-29
    3.1.2 热压处理尼龙网模拟微杯结构  29-30
    3.1.3 紫外光刻法制备微型杯阵列  30-31
  3.2 SU-8 光刻胶制备微型杯阵列  31-42
    3.2.1 SU-8 光刻胶的特点及应用  31-32
    3.2.2 光刻工艺流程  32-37
    3.2.3 实验方案  37-39
    3.2.4 实验结果与讨论  39-42
  3.3 数字段码式电子纸显示原型器件的制备  42-43
第四章 电子纸显示系统硬件设计  43-59
  4.1 显示系统硬件设计总体思路  43
  4.2 数字段码式电子纸显示系统的硬件设计  43-54
    4.2.1 数字段码式电子纸显示系统各功能模块的原理图  44-45
    4.2.2 数字段码式电子纸显示系统的各元器件选择  45-54
  4.3 硬件制作和调试  54-57
  4.4 字符式电子纸显示系统的硬件设计  57-59
第五章 电子纸显示系统软件设计  59-75
  5.1 单片机应用系统软件的设计原则  59
  5.2 程序设计的目的  59
  5.3 程序设计方法  59-71
    5.3.1 程序设计语言的选择  59-61
    5.3.2 C 语言基础  61-65
    5.3.3 模块化程序设计  65-71
    5.3.4 程序流程  71
  5.4 程序编译与仿真  71-75
第六章 总结与展望  75-77
参考文献  77-80
发表论文和参加科研情况说明  80-81
附录  81-88
致谢  88

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 终端设备 > 显示设备、显示器
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