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　　研究表明人的各種感覺器官從外界獲得的信息中視覺占60%，聽覺占20%，觸覺占15%，味覺占3%，嗅覺占2%，近2/3的信息是通過眼睛獲得的由此也就促進(jìn)人們對顯示技術(shù)的研究開發(fā)，從而圖像顯示成為顯示中最重要的方式。

　　電子顯示器件可分為主動發(fā)光型和非主動發(fā)光型兩大類。前者是利用信息來調(diào)制各像素的發(fā)光亮度和顏色，進(jìn)行直接顯示；后者本身不發(fā)光，而是利用信息調(diào)制外光源而使其達(dá)到顯示目的。顯示器件的分類有各種方式，屏幕大小、顯示內(nèi)容形狀……；按顯示材料可分固體（晶體和非晶體）、液體、氣體、等離子體和液晶體顯示器。但是最常見的是按顯示原理分類，其主要有：陰極射線管（CRT）、顯示液晶顯示（LCD）、等離子體顯示板（PDP）顯示、電致光顯示（ELD）發(fā)光二極管（LED）顯示、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示、真空熒光管（VFD）顯示，場發(fā)射顯示（FED）。前七種都為主動發(fā)光顯示，只有LCD為非主動發(fā)光顯示，其他還有但市場很小。

　　在20世紀(jì)，圖像顯示器件中，陰極射線管（CRT）占了絕對統(tǒng)治地位，如電視機(jī)顯示器等絕大多數(shù)都采用CRT。與此同時平板顯示器也在迅速的發(fā)展，其中液晶顯示器以其大幅度改善的質(zhì)量、持續(xù)下降的價(jià)格、低輻射量等優(yōu)勢在中小屏幕顯示中代替CRT。而另一種適合大屏幕的顯示器件――等離子顯示器（PDP），也逐漸發(fā)展并且商品化。

　　一、顯示器件的主要參量發(fā)展前景

　　由于顯示器件可用來重現(xiàn)圖像圖形、顯示信號波形和參數(shù)，因此對顯示器來說最重要的是顯示彩色圖像的質(zhì)量。目前CRT顯示器件以其高的性能價(jià)格比和高性能的圖像質(zhì)量仍占據(jù)著大部分的顯示市場，而LCD顯示器以其不斷下降的價(jià)格和不斷提高的圖像質(zhì)量已作為平板顯示器件的代表填補(bǔ)了CRT顯示器件推出的市場，并且還在擴(kuò)充者市場。CRT、LCD都已大規(guī)模生產(chǎn)，基本上已達(dá)到物美價(jià)廉，因此其他顯示器件只能在CRT、LCD顯示器件所不能適應(yīng)的領(lǐng)域發(fā)展。以下是對顯示器件主要參數(shù)進(jìn)行說明：

　　1亮度

　　亮度（L）的單位是坎德拉每平方米（cd/m2）。對畫面的亮度要求與環(huán)境的光亮度有關(guān)，例如，在電影院中，電影亮度有30-45cd/m2就可以了；在室內(nèi)看電視，要求顯示器畫面亮度應(yīng)大于70cd/m2；在室外看則要求畫面亮度應(yīng)達(dá)到300cd/m2；所以對高質(zhì)量的顯示器亮度的要求應(yīng)為300cd/m2左右。

　　2對比度和灰度

　　對比度（C）是指畫面上的最大亮度Lmax和最小亮度Lmin之比，即C=Lmax/Lmin(無環(huán)境光的前提下)。在實(shí)用中都是有環(huán)境光線的，所以顯示器件必須有足夠的亮度才能實(shí)現(xiàn)實(shí)用狀態(tài)下的對比度：C’=Lmax+L外/Lmin+L內(nèi)

　　灰度是指圖像黑白亮度的層次。一般人眼可分辨的最大亮度層次為100級。顯示字碼、圖形、表格曲線對灰度沒有要求，只要對比度高級可。但顯示圖像不但要求有足夠的對比度，還要要求有豐富的灰度級。

　　3分辨力（清晰度）

　　分辨力是指分辨電視圖像的最小細(xì)節(jié)的能力，是人眼觀察圖像清晰程度的標(biāo)志。分為水平和垂直兩種，在電視顯示中垂直即電視幀的掃描線數(shù)，受電視廣播制式的限制，PAL制625掃描線，NTSC制525掃描線，高清晰數(shù)字制式，如1080I/60HZ信號的掃描線為1080線。雖電視機(jī)的品牌不同，但此參數(shù)都必須是一樣的，后來不同廠家進(jìn)行100HZ和逐行掃描處理，只是減少了圖像的大面積閃爍和行間閃爍。

　　水平分辨力是電視信號的水平取樣點(diǎn)決定，電視圖像信號經(jīng)不同的傳輸途徑和不同的電視接收機(jī)，所收看到的圖像水平清晰度會有所不同。

　　只有兼?zhèn)涓叻直媪Α⒏吡炼群透邔Ρ榷鹊膱D像才可能是高清晰度的圖像，所以上述三個條件是獲得高質(zhì)量圖像顯示所必不可少的。

　　4響應(yīng)時間和余暉時間

　　響應(yīng)時間是指從施加電壓到出現(xiàn)圖像的顯示時間，有稱上升時間。余暉時間是指從切斷電源到圖像顯示消失的時間，有稱下降時間。

　　電視圖像顯示時需要小于1/30s的響應(yīng)時間，一般主動發(fā)光型顯示期間的響應(yīng)時間都可小于0.1ms,而非主動發(fā)光型LCD的響應(yīng)時間為10-500ms,在顯示快速運(yùn)動的電視圖像時，會出現(xiàn)脫尾或余像，使運(yùn)動圖像模糊。因此，LCD顯示變化緩慢的計(jì)算機(jī)圖像不成問題，但顯示電視機(jī)圖像響應(yīng)時間就太長了。

　　5壽命

　　目前壽命問題是大多數(shù)用戶關(guān)心的問題。作為實(shí)用化的顯示器件，其壽命都應(yīng)在3萬小時以上。現(xiàn)在CRT顯像管、PDP的壽命問題都已解決，LCD的壽命決定其使用材料的化學(xué)穩(wěn)定性、耐濕性和耐光性，一般講來的壽命也已解決。CRT投影管因其所受溫度很高，目前壽命較低，不到1萬小時（這里的壽命是指行業(yè)中亮度低于正常亮度一半時的時間）。

　　6顯示器的其他參數(shù)還有顯示色、發(fā)光率、工作電壓和功耗、存儲功能、體積、顯示面積、視角以及性能價(jià)格比等。

　　7顯示技術(shù)發(fā)展的前景

　　一種理想的顯示技術(shù)應(yīng)該是高亮度、高對比度、高分辨力，并有大顯示容量、能全彩色顯示、低電壓驅(qū)動、低功耗顯示器件本身與驅(qū)動電路連為一體，可靠性高、長壽命以及薄而輕的。

　　二、液晶顯示器的原理簡要

　　2-1液晶顯示（LiquidCrystatDisplay,LCD）特點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、低電壓、微功耗

　　極低的工作電壓，只要2-3V，工作電流只有幾個微安，即功耗只有10-6—10-5W/cm2，這是其他任何顯示器件所做不到的。

　　2、平板式結(jié)構(gòu)

　　液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是兩片導(dǎo)電玻璃，中間灌有液晶的薄形盒。

　　A開口率高最有利于用作顯示窗口

　　B顯示面積做大做小都較容易

　　C便于自動化大量生產(chǎn)生產(chǎn)成本低

　　D器件很薄只有幾毫米后

　　3、被動顯示型

　　液晶本身不發(fā)光，靠調(diào)制外界光達(dá)到顯示目的，即依靠對外界光的不同反射和透射形成不同對比度來達(dá)到顯示目的。液晶在黑暗中無法顯示，但在自然界中人類所獲得的視覺信息中，90LL%以上是靠外部物體的反射光，而不是靠物體本身發(fā)光，所以被動顯示更適合人眼的視覺，不容易引起眼部疲勞。

　　4、顯示信息量大

　　液晶顯示器中，各像素之間不用采取隔離措施，所以在同樣顯示面積中能容納更多的像素，利于制成高清晰度電視顯示器。

　　5、易于彩色化

　　一般液晶無色，采用濾色膜很容易實(shí)現(xiàn)彩色。液晶所能重現(xiàn)的彩色可予CRT顯示器相媲美。

　　6、壽命長

　　只要液晶的配套件不損壞，液晶本身由于工作電壓低、電流小，所以幾乎不會劣化，壽命很長。

　　7、無輻射、無污染

　　CRT顯示器中有X射線輻射，PDP顯示器有高頻電磁輻射，而液晶顯示中不會出現(xiàn)這些問題。

　　缺點(diǎn)：

　　1、顯示視角小

　　由于大部分液晶顯示的原理依靠液晶分子的各向異性，對不同的入射光，反射率不一樣，所以視角較小，只有30—40度。隨著視角的變大，對比度迅速變壞。

　　2、響應(yīng)速度慢

　　液晶顯示大多是依靠在外加電場作用下，液晶分子的排列發(fā)生變化，所以響應(yīng)速度受材料的粘滯度影響很大。響應(yīng)速度一般為100-200ms，溫度越低響應(yīng)速度越慢，動態(tài)圖像質(zhì)量差。

　　3、怕高溫

　　高溫會破壞液晶的定向?qū)?，造成不可修?fù)的損壞。局部高溫會形成殘像。

　　4、由于是非主動發(fā)光暗時看不清。

　　2-2什么是液晶

　　物質(zhì)的第四態(tài)――液晶

　　我們都知道物質(zhì)有三態(tài)：固體、液體和氣體。通常固體加熱至溶點(diǎn)就變成透明的液體。然而，有些有機(jī)材料不是直接從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，而是經(jīng)過中間狀態(tài)，然后才轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。這種中間狀態(tài)外觀是流動性的混濁液體，同時又有光學(xué)各向異性晶體所特有的雙折射特性。

　　處于中間狀態(tài)物質(zhì)，一方面具有象液體一樣的流動性和連續(xù)性，另一方面又具有象晶體一樣的各向異性，象這樣的有序流體就是液晶。

　　2-3液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)

　　不同類型的液晶顯示器件的部分部件可能會不同，如有的不要偏振片。但是兩塊導(dǎo)電玻璃夾持一個液晶層，封接成一個扁平盒的基本結(jié)構(gòu)相同。如需要偏振片，則將偏振片貼在導(dǎo)電玻璃的外表面。

　　2-4以TN型液晶講解顯示的三種方式

　　TN—LCD（扭曲向列液晶顯示器件）

　　在兩塊導(dǎo)電玻璃基片之間充入后約10um的具有正介電各向異性的向列液晶（Np液晶），液晶分子沿面排列，但分子長軸在上下基片之間連續(xù)扭曲90度，形成扭曲(TN)排列的液晶盒。

　　1、反射式

　　反射式可以利用外光節(jié)省功率TN型（扭曲向列型）液晶器件一般工作在反射式，入射光先穿過液晶盒，然后被反射器所反射。反射器由一個漫反射器和一個鏡面組成，它們粘附在底玻璃外表面上。當(dāng)兩個偏振片正交，器件工作于正性顯示時，不加電時光通過上偏振片，變成線偏振光，經(jīng)過液晶層時，偏振方向轉(zhuǎn)過90度，剛好可通過下偏振片到達(dá)反射器，反射回來的光偏振性沒有改變，又再一次穿過液晶盒和上偏振片到達(dá)人眼。當(dāng)加上足夠高的電壓后，液晶分子將與電場平行，光的偏振面不再發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所以光不能穿過液晶盒到達(dá)反射面。反射式即使在陽光直射下也不會被沖刷。然而，當(dāng)在暗處或背景亮度不夠高處觀察液晶器件，需要加別的人工光源。為此常在漫反射板的邊緣處裝一個燈泡。

　　2、透射式

　　TN型液晶也可工作于透射式，液晶盒上方的偏振片為線性起偏器。下方的偏振片為線性檢偏器。它們的偏光軸互相平行，并都與頂部基片表面處的液晶分子取向一致。當(dāng)為加外電場時（馳豫態(tài)）入射光到達(dá)液晶盒底部時，光的偏振面將與檢偏器的偏光軸垂直，光線被檢偏器擋住了，從背面看過去液晶盒不透明，加外電場后，入射光經(jīng)過液晶盒時不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，能從檢偏器穿過，液晶盒仿佛是透明的。所以透射式液晶是將光源放在顯示器之后，顯示器調(diào)制入射光。

　　3、投影式

　　另近年發(fā)展很迅速的LCOS(LConSilicon)更是投影式的典型。在LCOS中有源矩陣直接制作在單晶硅片上，尺寸可以做得很小，并可以充分利用發(fā)展已很成熟的硅集成工藝。將在背投影電視中講解。

　　以上只對液晶顯示器的簡單工作原理進(jìn)行了講解。

　　三、PDP(等離子體顯示器)顯示原理簡要

　　等離子體顯示板（PlasmaDisplayPanel,PDP）具有易于實(shí)現(xiàn)大屏幕、厚度薄、重量輕、圖像質(zhì)量高和工作在全數(shù)字化模式等優(yōu)點(diǎn)。特別是20世紀(jì)90年代以來，等離子顯示技術(shù)在實(shí)現(xiàn)全彩色顯示、提高亮度和發(fā)光效率、改善動態(tài)圖像顯示質(zhì)量、降低功耗和延長壽命方面取得了重大突破，使PDP成為大屏幕壁掛電視、HDTV和多媒體顯示器的首選器件。

　　3-1PDP的定義分類與特點(diǎn)

　　PDP是指所有利用氣體放電而發(fā)光的平板顯示器件的總稱。它屬于冷陰極放電管，其利用加在陰極和陽極間一定的電壓，使氣體產(chǎn)生輝光放電。彩色PDP是通過氣體放電發(fā)射的真空紫外線（VUV）,照射紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉，使熒光粉發(fā)光來實(shí)現(xiàn)彩色顯示。其放電氣體一般選擇含氙的稀有混合氣體，如氖氙混合氣（Ne-Xe）

　　PDP按工作方式的不同主要可分為電極與氣體直接接觸的直流型（DC-PDP）和電極用覆蓋介質(zhì)層與氣體相隔離的交流型（AC-PDP）。

　　PDP的特點(diǎn)：

　　1、易于實(shí)現(xiàn)薄型大屏幕

　　厚度一般小于12cm，重量只有幾十斤，分別約為CRT的1/10和1/6，PDP的顯示面積可以做得很大，不存在原理上的限制，而目前主要受限于制作設(shè)備和工藝技術(shù)。目前，PDP屏的尺寸主要集中在對角線37—80英寸的范圍。

　　2、具有高速響應(yīng)特性

　　PDP顯示器以氣體放電為基本物理過程，其“開”“關(guān)”速度極高，在微秒量級。因而掃描線數(shù)和像素?cái)?shù)幾乎不受限制，特別適合大屏幕高分辨率顯示。

　　3、可實(shí)現(xiàn)全色彩顯示

　　利用稀有混合氣體放電產(chǎn)生的紫外線激勵紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉發(fā)光，并采用時間調(diào)制（脈沖調(diào)制）灰度技術(shù)，可以達(dá)到256級灰度和1677萬種顏色，能獲得與CRT同樣寬的色域，具有良好的色彩還原性。

　　4、視角寬可達(dá)160度

　　5、伏安特性非線性強(qiáng)，具有很陡的閥值特性。

　　PDP工作時，非尋址單元幾乎不發(fā)光，因而對比度可以達(dá)到很高。

　　6、具有存儲功能

　　AC-PDP屏本身具有存儲特性，工作在存儲方式，從而使掃描線數(shù)達(dá)到1000線以上時，也不會使顯示屏亮度明顯下降，容易實(shí)現(xiàn)大屏幕和高亮度。

　　7、無圖像畸變，不受磁場干擾

　　8、應(yīng)用環(huán)境范圍寬

　　結(jié)構(gòu)整體性好，抗震能力強(qiáng)?？稍诤軐挼臏囟群蜐穸确秶鷥?nèi)及在有電磁干擾、沖擊等惡劣環(huán)境條件下工作。

　　9、工作于全數(shù)字化模式

　　10、具有長壽命

　　單色PDP的壽命可達(dá)10萬小時，彩色PDP也可達(dá)3—4萬小時。

　　11、因PDP內(nèi)部氣壓為0.5個大氣壓，所以海拔2000m以上不能使用。

　　3-2PDP原理

　　什么是等離子？

　　像素驅(qū)動指令

　　顯像原理

　　面板結(jié)構(gòu)

　　PDP的缺點(diǎn)

　　四、彩色CRT電視機(jī)顯示原理

　　4-1彩色顯像管的發(fā)展及分類

　　彩色顯像管按色彩重現(xiàn)控制方式分類，主要有蔭罩式、聚焦柵式、束指引式和穿透式四大類，在四十多年的發(fā)展過程中占主導(dǎo)地位的，是蔭罩式三槍三束、單槍三束和自會聚彩色顯像管。

　　1、三槍三束彩色顯像管

　　三槍三束管中每一個電子槍相對于黑白顯像管中的電子槍，都有自己的發(fā)射系統(tǒng)、預(yù)聚焦系統(tǒng)與主透鏡系統(tǒng)。三槍三束管正常工作的一個重要條件是，三電子束沿蔭罩面掃描時必須始終能會聚在蔭罩面的同一點(diǎn)上，這樣才能使三束共同穿過同一蔭罩孔并分別打在一個粉點(diǎn)組的三基色熒光粉點(diǎn)上。但是實(shí)際實(shí)現(xiàn)上很難達(dá)到滿意的效果，且制造成本高。

　　2、單槍三束管

　　只有索尼公司用，它的出現(xiàn)是彩色顯像管向自動校正動態(tài)會聚誤差邁進(jìn)了一大步。單槍三束管有三個陰極，但發(fā)射的三束電子用同一電子槍聚焦。三條電子束在同一平面內(nèi)呈一字排列，因此在任何偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下三條軌跡大致都保持在同一水平線上，故只需進(jìn)行水平方向的動態(tài)會聚誤差校正。靜會聚靠垂直安置的會聚板來實(shí)現(xiàn)?？傊?，單槍三束管大大簡化了會聚的調(diào)節(jié)。為了提高束通過率，采用垂直條狀柵網(wǎng)蔭罩，使透過率提高到約為30%。

　　單槍三束管圖像亮度高，偏轉(zhuǎn)功率低，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。其缺點(diǎn)：條型柵剛性差，易顫動、影響圖像清晰度、柱形屏面耐壓差、動會聚仍不理想。

　　3、自會聚彩色顯像管

　　自會聚顯像管可以完全取消動態(tài)會聚電路，只靠偏轉(zhuǎn)磁場本身的特殊分布就可以實(shí)現(xiàn)會聚，因而調(diào)節(jié)非常簡單。同時取消了動會聚線路，節(jié)省了約100多個動會聚元件，使整機(jī)成本大幅度降低。自會聚顯像管在當(dāng)前占絕對優(yōu)勢。

　　4-2CRT的組成及各部分的作用

　　CRT顯像管是一種真空電子管，利用電子束轟擊熒光屏來工作。所以CRT必然包含三大部件：發(fā)射電子并將它們會聚成細(xì)束的電子槍、使電子束在熒光屏上掃描的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、根據(jù)電子束能量強(qiáng)弱而發(fā)出不同亮度光的熒光屏。

　　4-3精密一字形自會彩色聚顯像管

　　自會聚管的主要部件是：精密一字形一體化電子槍、條槽形蔭罩垂直粉條熒光屏、精密靜態(tài)環(huán)行偏轉(zhuǎn)線圈。

　　1、精密一字形排列電子槍

　　自會聚電子槍既不像三槍三束管那樣按品字形排列，又不像單槍三束管那樣只有一只電子槍，而是采取精密一字形一體化電子槍。“一字形”是指三只電子槍在同一水平面內(nèi)準(zhǔn)確無誤地排成一條線，“一體化”是指三個電子槍之間的相對位置通過一組單片三孔的調(diào)制極精確的定位形成一個整體（電子槍中的R、G、B三個陰極是相互獨(dú)立的）。而控制極（柵極）、加速極、聚焦極、高壓陽極是共用的。理論上，該電子槍之間的距離精度，只取決于制作電極的模具的精度，與組裝工藝無關(guān)。

　　電子槍中各極的作用

　　陰極：用來發(fā)射電子。在陰極的圓筒內(nèi)裝有燈絲，用來加熱陰極，陰極受熱后便能發(fā)射電子。

　　控制極：又稱柵極。它與陰極之間的電位差大小，將決定電子束的強(qiáng)弱。

　　加速極：加有500V左右的正電壓，將陰極上的電子拉出來，并使電子加速射向熒光屏。調(diào)節(jié)此電壓的大小，將影響顯像管的亮度。

　　聚焦極：上面加有5KV左右的正電壓，調(diào)節(jié)此電壓的大小，可使聚焦良好。聚焦不良圖像模糊。

　　高壓陽極：上面加有25KV左右高壓。此高壓同時加到內(nèi)導(dǎo)電層，形成一個均勻等電位空間，使陰極發(fā)射的電子高速轟擊熒光屏上的熒光粉。

　　除上述電極外，電子槍的頂部還裝有四個磁環(huán)，其中兩個磁環(huán)位于兩個邊束的陽極孔上并與陽極孔同心，起磁分路作用，使兩個邊束形成的光柵尺寸減小，稱為磁分路器；另外兩個磁環(huán)位于中心束的上下方，起增強(qiáng)磁場的作用，使中心束光柵尺寸增大，稱為磁增強(qiáng)器。四個磁環(huán)總的作用是使R、G、B三基色的光柵重合。它們是會聚裝置的組成部分。

　　2、開槽式蔭罩板和條狀熒光粉

　　自會聚管在熒光屏上涂著垂直交替的紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉條，每R、G、B三個熒光粉條為一組，作為一個像素。在沒有熒光粉的空隙處涂有石墨，可吸收雜散光，提高圖像對比度。

　　在熒光屏1cm處，裝有一塊蔭罩板（也叫選色板）由薄鋼板制成。在其上面開有約40萬個排列有序的條狀小孔（蔭罩孔），每一個小孔對應(yīng)熒光屏上一組熒光粉條，它們的作用是使R、G、B電子束只能轟擊與自己對應(yīng)的熒光粉條。

　　3、動會聚校正型偏轉(zhuǎn)線圈

　　自會聚顯像管在管徑上裝有調(diào)整色純和靜會聚的磁性組件和特制的高精密度偏轉(zhuǎn)線圈。這種偏轉(zhuǎn)線圈能產(chǎn)生三條電子束動會聚所需的會聚磁場，在內(nèi)部磁極的配合下，使三條電子束在整個屏幕上自動會聚。

　　色純磁環(huán)：兩磁極磁環(huán)，其形狀和原理類似于黑白顯像管上的光柵中心位置調(diào)節(jié)片。

　　紅藍(lán)會聚磁環(huán)：四磁極磁環(huán)調(diào)整其夾角可使紅藍(lán)豎線重合，同步旋轉(zhuǎn)是紅藍(lán)橫線重合。

　　紫（紅藍(lán)）和綠會聚磁環(huán)；六磁極磁環(huán)，調(diào)整其夾角可使紫和綠豎線重合，同步旋轉(zhuǎn)是紫和綠橫線重合。