《光电显示技术》PPT课件

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目录1.绪论2.阴极射线管(CRT)显示技术3.液晶显示器件4.发光二极管(LED)显示技术5.等离子显示器件6.激光显示技术7.新型光电显示技术8.大屏幕显示技术光电显示技术1ppt课件

1第1章绪论1.1光电显示技术概述1.1.1显示技术研究的意义1.1.2光电显示器件分类1.2显示参量与人的因素1.2.1光的基本特性1.2.2人眼视觉特性1.2.3色彩学基础1.2.4显示器件主要性能指标习题一光电显示技术2ppt课件

21.1光电显示技术概述1.1.1.显示技术研究的意义1.显示技术研究的意义光电子（OpticalElectronic）技术是由光学、激光、电子学和信息技术互相渗透、交叉而形成的一门高新技术学科，具有广泛应用背景。光电子技术以物理学为基础，涉及激光技术、光波导技术、光检测技术、光计算和信息处理技术、光存储技术、光电显示技术、激光加工与激光生物技术、光生伏特技术、光电照明技术，已逐渐形成了光电子材料与元件产业、光信息产业、现代光学产业、光通信产业、激光器与激光应用产业等五大类光电子信息产业，开创出了“光电子时代”！第1章绪论光电显示技术3ppt课件

3光电显示技术光电子技术也是当今世界上竞争最为激烈的高技术领域之一，许多科学家认为：光电子技术、纳米技术及生物工程技术构成当今三大高新技术，是21世纪的代表产业。显示（display），就是指对信息的表示，即informationdisplay。在信息工程学领域中，把显示技术限定在基于光电子手段产生的视觉效果上，即根据视觉可识别的亮度、颜色，将信息内容以光电信号的形式传达给眼睛产生视觉效果。光电显示技术是将电子设备输出的电信号转换成视觉可见的图像、图形、数码以及字符等光信号的一门技术。它作为光电子技术的重要组成部分，近年来发展迅速，应用广泛。第1章绪论4ppt课件

42.显示技术的发展历史自1897年德国人布劳恩（Braun）发明阴极射线管(CRT:CathodeRayTube)以来，随着电视广播媒体和计算机等媒体的出现和发展，显示器件产业取得了极大的进步。全世界第一只球形彩色布劳恩管（CRT）于1950年问世。当时因为它的体积大、重量沉，而且还拖了一个“尾巴”，就有人认为不超过10年，它就会被某些平板显示器所替代。殊不知，体积和重量不是它的缺点，而是存在的问题，如CRT电视机只能做到40英寸1)以下。但人们关心的屏幕上显示图像的质量，如亮度、对比度、分辨率、视野角、刷新频率和响应时间等综合性的视觉性能。迄今为止，任何平板显示器件的工作性能都不如CRT。而且，由于它的工作原理很巧妙，本身及相应配合线路也简单，成本低，所以在显示器件中，CRT的性能价格比是最高的。2001年，市场规模达到了2.74亿只、250亿美元。第1章绪论光电显示技术5ppt课件

5然而，到了1983年，日本的科技人员对传统反射型的液晶显示器（LCD：LiquidCrystalDisplay）作了一些改进，除偏光片外，又在其背面加上了背景光源，在前面加上了微型彩色滤光片，改变为透射型彩色LCD。从此开创了平板显示的新纪元。接着，日本政府又组织企业和高等院校的研究所，共同攻关，先后投资达200亿美元，在此基础上研制出薄模晶体管液晶显示器（TFT-LCD）。如今TFT-LCD已逐步替代了计算机显示器的彩色显示器（CDT:ColorDisplayTube），并向大屏幕发展，进入TV领域，2005年已形成一个240亿美元的庞大显示器件产业。也就是说，CRT构筑了大众媒体时代的现代工业社会，LCD则构筑了个人媒体为主导的现代信息社会。另一方面，显示技术已不再局限于以前的CRT和LCD，等离子体显示器（PDP:PlasmaDisplayPanel）和有机电致发光效应（EL:ElectroLuminescence）等多种新型的显示技术和显示方式已在多媒体市场上闪亮登场。PDP不仅用于40英寸以上的彩色显示器，用于高清晰度电视（HDTV）的PDP已进入家庭用显示器领域，并成为一个新兴显示器件产业。第1章绪论光电显示技术6ppt课件

6最近几年还出现了有机发光二极管平板显示器（OLED:OrganicLightEmittingDiode）及场致发射显示器（FED:FieldEmissionDisplay）。OLED甚至可以折叠，被誉为“梦幻显示器”，可用于可视移动多媒体。在大屏幕显示方面，除了当前教学和商业用投影器的主流产品透射式TFT-LCD投影仪外，近期开发的直观式HDTV大屏幕显示系统把HDTV、PAL和NTSC制式普通电视以及计算机的VGA、SVGA、XGA等全在一个大屏幕上显示，被称为“多媒体大屏幕显示墙”（MultimediaDisplayWall)，还有蓝光LED（LightEmittingDiode）和高亮度、超高亮度LED组成的三基色全彩色LED大显示屏由于使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在大屏幕显示领域得到了广泛的应用。第1章绪论7ppt课件

7另一方面，显示技术已不再局限于以前的CRT和LCD，等离子体显示器（PDP:PlasmaDisplayPanel）和有机电致发光效应（EL:ElectroLuminescence）等多种新型的显示技术和显示方式已在多媒体市场上闪亮登场。PDP不仅用于40英寸以上的彩色显示器，用于高清晰度电视（HDTV）的PDP已进入家庭用显示器领域，并成为一个新兴显示器件产业。最近几年还出现了有机发光二极管平板显示器（OLED:OrganicLightEmittingDiode）及场致发射显示器（FED:FieldEmissionDisplay）。OLED甚至可以折叠，被誉为“梦幻显示器”，可用于可视移动多媒体。第1章绪论8ppt课件

8在大屏幕显示方面，除了当前教学和商业用投影器的主流产品透射式TFT-LCD投影仪外，近期开发的直观式HDTV大屏幕显示系统把HDTV、PAL和NTSC制式普通电视以及计算机的VGA、SVGA、XGA等全在一个大屏幕上显示，被称为“多媒体大屏幕显示墙”（MultimediaDisplayWall)，还有蓝光LED（LightEmittingDiode）和高亮度、超高亮度LED组成的三基色全彩色LED大显示屏由于使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在大屏幕显示领域得到了广泛的应用。如今的显示器件世界，无论是市场还是技术都处于急剧变化的时期，可谓是百花齐放、争奇斗艳。各种显示器的应用范围不断扩大，争夺未来潜在的大市场。2002年全世界显示器件销售额为500亿美元，估计到2025年将达到5000亿美元。显示器行业群雄争霸，前景难料。第1章绪论9ppt课件

9显示器件发展趋势显示器件发展趋势阴极射线管提高分辨率，小型化，平板化电致变色显示器改进可靠性真空荧光显示器多色，矩阵显示的实际使用液晶显示器彩色，小电视的实际使用交流等离子体显示器驱动的简化发光二极管高亮度，蓝LED的实际使用直流等离子体显示器提高电视显示效率电致发光显示器矩阵显示商品化电泳显示器改进可靠性第1章绪论10ppt课件

101.1.2光电显示器件分类如果根据收视信息的状态分类，可分成：1.直观型（DirectViewType）2.投影型（ProjectionType）3.空间成像型（SpaceImagingType）原则上把显示设备上出现的视觉信息直接观看的方式称为直观型把由显示设备或者光控装置所产生的比较小的光信息经过一定的光学系统放大投射到大屏幕后收看的方式称为投影型。指采用某种光学手段（如激光）在空间形成可供观看图像的方式，从原理上说，图像大小与显示器无关,可以很大。空间成像显示因为图像具有纵深而大大提高了真实感和现场感。第1章绪论11ppt课件

11从显示原理的本质来看，光电显示技术利用了发光和电光效应两种物理现象。所谓电光效应是指加上电压后物质的光学性质（如折射率、反射率、透射率等）发生改变的现象。因此，根据像素本身发光与否，又可将显示器件分为以下两大类：1.主动发光（emissive）型2.被动显示(passive)型在外加电信号作用下，主动发光型器件本身产生光辐射刺激人眼而实现显示。比如CRT、PDP、ELD、激光显示器(LPD:LaserProjectionDisplay)等。在外加电信号作用下，被动显示型器件单纯依靠对光的不同反射呈现的对比度达到显示目的。人类视觉所感受的外部信息中，90%以上是由外部物体对光的反射，而不是来自物体发光。所以，被动显示更适合人的视觉习惯，不会引起疲劳。当然，被动显示在黑暗的环境下是无法显示的，这时我们必须为器件配上外光源。比如LED、各种光阀管（lightvalve）投影仪等。第1章绪论12ppt课件

12按显示屏幕大小分类有：超大屏幕（＞4m2）、大屏幕（1~4m2）、中屏幕（0.2~1m2）和小屏幕（＜0.2m2）。按色调显示功能分类有：黑白二值色调显示、多值色调显示（三级以上灰度）和全色调显示。按色彩显示功能分类有：单色（monochrome）黑白或红黑显示、多色（multicolor）显示（三种以上）和全色显示。按显示内容、形式分类有：数码、字符、轨迹、图表、图形和图像显示。按成像空间坐标分类有：二维平面显示和三维立体显示。第1章绪论13ppt课件

13按所用显示材料分类有：固体(晶体和非晶体)、液体、气体、等离子体、液晶体显示等。按显示原理分类有：阴极射线管(CRT)、真空荧光管(VFD)、辉光放电管（GDD）、液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、发光二极管(LED)、场致发射显示器(FED)、电致发光显示器(ELD)、电致变色显示器（ECD）、激光显示器(LPD)、电泳显示器(EPD)、铁电陶瓷显示器(PLZT)等等。第1章绪论14ppt课件

14图1.1光电显示器件的种类第1章绪论15ppt课件

151.2显示参量与人的因素1.2.1光的基本特性光是一种波长很短的电磁波，可见光是光刺激人眼的感觉，波长范围为380~780nm），频率为7.5×108~4.0×108MHz，波谱很窄；而电磁波的波谱范围很广，包括甚低频（VLF）超长波、低频（LF）长波、中频（MF）中波、高频（HF）短波、甚高频（VHF）超短波、特高频（UHF）分米微波、超高频（SHF）厘米微波、极高频（EHF）毫米微波、红外线、光波、紫外线、X射线、γ射线等。第1章绪论16ppt课件

16图1.2电磁波的波谱第1章绪论17ppt课件

17对光量的测量称为测光（Photometry）。介绍几个主要的测光量的定义及其基本单位：光通量(Luminousflux)光源单位时间内发出的光量称为光通量，符号为Φ，单位为流明（lm）。发光强度（Luminousintensity）光源在给定方向的单位立体角（ω）辐射的光通量称为发光强度，符号为Ｉ，单位为坎德拉（cd）。发光强度Ｉ可由下式表示：第1章绪论18ppt课件

18光照度单位受光面积上（S）所接收的光通量称为光照度，符号为E，单位为勒克斯（lx）。光照度E可由下式表示：亮度垂直于传播方向单位面积（）上的发光强度称为亮度，符号为L，单位为cd/m2。亮度L可由下式表示：第1章绪论19ppt课件

191.2.2人眼视觉特性1.人眼的视觉生理基础：外界信息以光波形式射入眼帘，通过眼睛的光学系统在视网膜上成像。视网膜内的视觉细胞把光信息变换为电信号，传递给视神经。由左右眼引出的视神经在视交叉处把左右眼分别获得的右视觉信号和左视觉信号进行整理，然后传向外侧膝状体。外界右半部分的视觉信息传入左侧的外侧膝状体，而左半部分的视觉信息传入右侧的外侧膝状体。两个外侧膝状体经视放射线神经连接于左右后头部的大脑视觉区域。图1.3信息从人眼到大脑的路径第1章绪论20ppt课件

20人的眼睛很像一部精巧的照相机，图1.4是眼球的截面图。该图是把右眼沿垂直方向剖切后，从前部所见的构造。眼球为直径约24mm的球状体，光线通过瞳孔射入眼球内，再经晶状体在位于眼球后部内侧的视网膜上成像。角膜的作用类似照相机的第一组镜片，承担着为了能在视网膜上成像所必需的光线折射作用。虹膜紧贴在晶状体上，虹膜中心有一个小孔称为瞳孔。瞳孔的直径可以从2mm调节到8mm左右（16倍）。改变瞳孔的大小，就可以调节进入眼睛的光通量，类似于照相机光圈的作用。图1.4眼球的构造第1章绪论21ppt课件

21晶状体起着照相机透镜的作用，四周的睫状肌收缩、松缓可以调节其凸度，亦即调节了焦距，以便使不同距离的景物成像在视网膜上；晶状体同时吸收一部分紫外线，对眼睛起到保护作用。晶状体的弹力会随着年龄增加而减小，到60岁左右，会失去调节能力而变得扁平。视网膜广泛分布于眼球的后部，其作用很像照相机中的感光胶片。视网膜主要由许多感光细胞组成，感光细胞把光变换为电信号，它又分为两大类：一类叫杆状（rod）细胞，另一类叫锥状（cone）细胞。第1章绪论22ppt课件

22锥状细胞大部分集中分布在视网膜上正对者瞳孔的中央部分直径约为2mm的区域，因呈黄色，称为黄斑区。在黄斑区中央有一个下陷的区域，称为中央凹（fovea）。在中央凹内锥状细胞密度最大，视觉的精细程度主要由这一部分所决定。在黄斑区中心部分，每个锥状细胞连接着一个视神经末梢。根据对光谱敏感度的不同，锥状细胞又可分为三类，即红视锥状细胞（吸收峰值为700nm）、绿视锥状细胞（吸收峰值为540nm）和蓝视锥状细胞（吸收峰值为450nm）。在远离黄斑区的视网膜上分布的视觉细胞大部分是杆状细胞，而且视神经末梢分布较稀，每个锥状细胞和几个杆状细胞合接在一条视神经上。所有视神经都通过视网膜后面的一个空穴，称为乳头（nipple）的通到大脑去。在乳头处没有感光细胞，不能感受光线，故又称为盲点。第1章绪论23ppt课件

232.人眼视觉特性光射入眼睛会引起视觉反应，单一波长成分的光称为单色光，人眼感觉到的单色光按波长由长到短的顺序为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，参考图1.2。包含两种或两种以上波长成分的光称为复合光。太阳光就是一种复合光，且波长范围宽、能量几乎均匀分布，给人以白光的综合感觉。（1）光谱光效率。人眼对不同波长光的敏感程度。相同主观亮度感觉情况下，λ=555nm的黄绿光，所需光的辐射功率最小。第1章绪论24ppt课件

24（2）视觉二重功能。人的视觉具有明视觉功能和暗视觉功能。锥状细胞的感光灵敏度比较低，大约在104个光子数量级，只有在明亮条件下才起作用。锥状细胞密集地分布在视网膜中央凹区域，且每个锥状细胞连接一根视神经，因此它能够分辨颜色和物体细节，是一种明视觉器官。杆状细胞的感光灵敏度比较高，大约在102个光子数量级，是一种暗视觉器官。第1章绪论25ppt课件

25（3）暗适应。从明亮处向昏暗处移动时，视觉系统灵敏度会逐渐变化，大约40min左右达到最大灵敏度。当我们从明亮的地方进入黑暗环境，或突然关掉电灯，要经过一段时间才能看清物体，这就是暗适应现象。第1章绪论26ppt课件

26（4）明适应。从黑暗环境到明亮环境变化的逐渐习惯过程，称为明适应。与暗适应比较，其时间要快得多，大约仅需1min左右即可完成。（5）视觉惰性。在外界光作用下，感光细胞内视敏感物质经过暴光染色过程是需要时间的，响应时间大约为40ms；另一方面，当外界光消失后，亮度感觉还会残留一段时间，大约为100ms。第1章绪论27ppt课件

27（6）闪烁（flicker）。以周期性光脉冲形式反复刺激眼睛，频率低时，可以出现闪烁现象；随着频率逐渐提高就观察不到闪烁了，视觉变得稳定而均匀。将此闪烁感刚刚消失时的频率称为临界闪烁频率（CFF:CriticalFusionFrequency）。此时视野内的明亮度等于亮度的时间平均值。第1章绪论28ppt课件

28（7）视角。眼睛的视野是比较大的，由视线方向的中心与鼻侧的夹角约为65°，与耳侧的夹角约为100~104°，向上方约为65°，向下方为75°。第1章绪论29ppt课件

291.2.3.色彩学基础彩色是物体反射光作用于人眼的视觉效果。自然界中的景物，在太阳光照射下，由于反射了可见光中的不同成分而吸收其余部分，从而引起人眼的不同彩色感觉。1.三基色原理自然界中任意一种颜色均可以表示为三个确定的相互独立的基色的线性组合。国际照明委员会（CIE）的色彩学CIE-RGB计色系统规定：波长700nm，光通量为1lm的红光为一个红基色单位，用（R）表示；波长546.1nm，光通量为4.95lm的绿光为一个绿基色单位，用（G）表示；波长435.8nm，光通量为0.060lm的蓝光为一个蓝基色单位，用（B）表示。第1章绪论30ppt课件

30将三基色按一定比例相加混合，就可以模拟出各种颜色，如：红色+绿色=黄色绿色+蓝色=青色红色+蓝色=紫色红色+绿色+蓝色=白色等量的RGB能配出等能的白光。这样三基色按不同比例就能合成出如图1.5所示的以三基色为顶点的三角形所包围的各种颜色。第1章绪论31ppt课件

31光电显示技术图1.5三基色原理示意图第1章绪论32ppt课件

322.色彩再现显示器中的色彩再现，不是把实际的色彩完全忠实地再现，只要再现出的色彩令收看者满意就可以了。图1.6所示为一个彩色显像管（CPT）荧光粉点的布局图，红（R）、绿（G）、蓝（B）三色荧光粉点各自在相应的红、绿、蓝电子束的轰击下发光从而产生颜色。三个荧光粉点虽然在荧光屏上占有不同的空间位置，但它们产生的不同颜色的光却落在同一个视觉细胞上，产生出三色相加的视觉效果。可见，彩色再现是对人眼视觉特性的巧妙利用，荧光屏上所显示的颜色实际上是在观察者自己的视觉上混合产生的。色彩再现的过程如图1.7所示。第1章绪论33ppt课件

33图1.6彩色显像管荧光粉点布局图图1.7色彩再现过程示意图第1章绪论34ppt课件

343.颜色的特征参数：颜色包括三个特征参数：亮度、色度、饱和度。亮度表示各种颜色的光对人眼所引起的视觉强度，它与光的辐射功率有关。色调表示颜色彼此区分特性，不同波长的光辐射在物体上表现出不同色调特性。饱和度表示颜色光所呈现的颜色深浅程度（或纯度）。饱和度越高，则颜色越深，如深红、深绿等。饱和度越低，则颜色越浅，如浅红、浅绿等。色调与饱和度又合称为色度，它既说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。第1章绪论35ppt课件

351.2.4.显示器件主要性能指标1.像素（pixel）：像素指构成图像的最小面积单位，具有一定的亮度和色彩属性。在显示器中，像素点的大小可依据该系统的观看条件（如观看距离、照明环境等）下，肉眼所能分辨的最小尺寸而确定。实际系统的具体例子，如表1-3所列。第1章绪论36ppt课件

36器件显示器制式有效像素数宽高比宽高总像素数比3）彩色显像管PAL7205764032001.314︰3NTSC7204903528001.154︰3HDTV1920108020736006.7516︰9彩色显示器VGA6404803072001.004︰3SVGA8006004800001.564︰3XGA10247687864322.564︰3SXGA1280102413107204.275︰4UXGA1600120019200006.254︰3QXGA20481536314572810.24︰3QXGA25602048524288017.15︰4表1-3显示器制式与像素数、宽高比第1章绪论37ppt课件

372.亮度：显示器件的亮度指从给定方向上观察的任意表面的单位投射面积上的发光强度。亮度值用cd/m2表示。一般显示器应有70cd/m2的亮度，具有这种亮度图像在普通室内照度下清晰可见。在室外观看要求亮度更高，可达300cd/m2以上。人眼可感觉的亮度范围为0.03~50000cd/m2。3.亮度均匀性：亮度均匀性反应的是显示器件在不同显示区域所产生的亮度的均匀性。通常也用它的反面概念——不均匀性来描述，或者用规定取样点的亮度相对于平均亮度的百分比来描述。第1章绪论38ppt课件

384.对比度和灰度对比度指画面上最大亮度和最小亮度之比。该指标与环境光线有很大关系，另外测试信号一般采用棋盘格信号，并将亮度控制器调整到正常位置，对比度调整到最大位置，此时对比度为白色亮度和黑色亮度的比值。一般显示器应有30︰1对比度。第1章绪论39ppt课件

39在暗室中，白色画面(最亮时)下的亮度除以黑色画面(最暗时)下的亮度。对比度是最白与最黑亮度单位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗，对比度就越高。对比度严格来讲我们指的对比度是屏幕上同一点最亮时（白色）与最暗时（黑色）的亮度的比值例如一个屏幕在全白屏状态时候亮度为500cd/m2，全黑屏状态亮度为0.5cd/m2，这样屏幕的对比度就是1000:1。40ppt课件

40对比度对视觉效果的影响对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而对比度小，则会让整个画面都灰蒙蒙的。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。在一些黑白反差较大的文本显示、CAD显示和黑白照片显示等方面，高对比度产品在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。相对而言，在色彩层次方面，高对比度对图像的影响并不明显。对比度对于动态视频显示效果影响要更大一些，由于动态图像中明暗转换比较快，对比度越高，人的眼睛越容易分辨出这样的转换过程。41ppt课件

41两种提高对比度的方法：1.提高白色画面的亮度。2.让黑色更黑，降低最低亮度，这个也许有些不好理解，首先，需要知道控制液晶显示器光线的明暗变化，是不可能通过发光灯管开、关来实现的，而液晶又是不能做到100%不漏光的，所以即使调整至纯黑画面，液晶显示器还是会有一些亮度的。这是个分母、分子的问题，分子小了对比度自然就高了。提高亮度增加对比度的方法相对简单，不过受到灯管寿命、液晶漏光等问题，亮度不能无限量提高。第二种方法是很多高端液晶厂家的发展方向，这也是为什么亮度不高的液晶能够达到高对比度的原因。在购买液晶显示器时，应该注意挑选显示器画面有没有因高亮而色彩失真，因为那样的高对比度是没有参考价值的。更重要的是，虚高的亮度并不会带来更好的显示效果，它只会使浅色图像变成茫茫一片，而对暗部表现却毫无帮助。42ppt课件

425.灰度灰度使用黑色调表示物体。灰度的通常表示方法是百分比，每个灰度对象都具有从0%（白色）到灰度条100%（黑色）的亮度值。注意这个百分比是以纯黑为基准的百分比。百分比越高颜色越偏黑，百分比越低颜色越偏白。指画面上亮度的等级差别。例如，一幅电视画面图像应有八级左右的灰度。人眼可分辨的最大灰度级大致为100级。所谓灰度色，就是指纯白、纯黑以及两者中的一系列从黑到白的过渡色。43ppt课件

43一般，像素值量化后用一个字节（8b）来表示。如把有黑-灰-白连续变化的灰度值量化为256个灰度级，灰度值的范围为0~255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色为从黑到白。黑白照片包含了黑白之间的所有的灰度色调，每个像素值都是介于黑色和白色之间的256种灰度中的一种。44ppt课件

446.分辨率（resolution）分辨率指单位面积显示像素的数量。分辨率（resolution，港台称之为解析度）就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的像素的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。以分辨率为1024×768的屏幕来说，即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条线，即扫描列数为1024列，行数为768行。分辨率不仅与显示尺寸有关，还受显像管点距、视频带宽等因素的影响。其中，它和刷新频率的关系比较密切，严格地说，只有当刷新频率为“无闪烁刷新频率”，显示器能达到的最高分辨率数，即为这个显示器的最高分辨率。分辨率的种类有很多，45ppt课件

45分辨率是度量位图图像内数据量多少的一个参数。通常表示成每英寸像素（Pixelperinch,ppi）和每英寸点（Dotperinch,dpi）。包含的数据越多，图形文件的长度就越大，也能表现更丰富的细节。但更大的文件需要耗用更多的计算机资源，更多的内存，更大的硬盘空间等。“分辨率”被表示成每一个方向上的像素数量，比如640X480等。某些情况下也可以同时表示成“每英寸像素”（ppi）以及图形的长度和宽度。比如72ppi，和8X6英寸。46ppt课件

46分辨率和图像的像素有直接关系。我们来算一算，一张分辨率为640x480的图片，那它的分辨率就达到了307200像素，也就是我们常说的30万像素，而一张分辨率为1600x1200的图片，它的像素就是200万。47ppt课件

477.清晰度（definition）清晰度指影像上各细部影纹及其边界的清晰程度。清晰度，一般是从录像机角度出发，通过看重放图像的清晰程度来比较图像质量，所以常用清晰度一词。而摄像机一般使用分解力一词来衡量它“分解被摄景物细节”的能力。单位是“电视行(TVLine)”也称线清晰度是指人眼能察觉到的图像细节清晰的程度，用光高度(帧高)范围内能分辨的等宽度黑白条纹(对比度为100％)数目或电视扫描行数来表示。如果在垂直方向能分辨250对黑白条纹，就称垂直清晰度为500行(线)。第1章绪论48ppt课件

48意思是从水平方向上看，相当于将每行扫描线竖立起来，然后乘上4/3(宽高比)，构成水平方向的总线，称水平分解力。它会随CCD象素数的多少、和视频带宽而变化，象素愈多、带宽愈宽，分解力就愈高。PAL制电视机625行是标称垂直分解力，除去逆程的50行外，实际的有效垂直分解力为575线。49ppt课件

49为了将研究的对象从两个点扩大到一个面，所以将视敏角从人眼到两个点之间的夹角，引伸到从观察点（人眼）到一定距离的一条相邻黑、线条”之间的夹角。如果观察的是在垂直方向上排列的一系列连续水平黑白线条，则能表现出图像的垂直清晰度；如果观察的是在水平方向排列的一系列连续垂直黑白线条，则能表现出图像的水平清晰度。垂直清晰度上面已经提到过，根据视敏角原理，人眼能辨别在垂直方向上排列的相邻黑白水平线条的细致程度叫垂直清晰度，观看图像的最佳距离应当是画面高度的4倍至5倍，这时的总视角约为15度，在这种情况下，可以保证人眼不转动就能看到完整的画面。50ppt课件

50水平清晰度垂直清晰度线数乘以屏幕幅型比4/3，立即可以算出图像的水平清晰度线数N为N=4/3M=4/3×458=610（线）这就是说，在5倍画面高度距离观看4：3画面的图像时，人眼的水平分辨力约为610线，这时图像所具有的水平清晰度正是610线。51ppt课件

51所谓孔阑效应，是指当扫描电子束光点尺寸小到与实物细节或图像细节光点尺寸相同和相近时，会造成对应尺寸的图像细节模糊的现象，也就是图像清晰度受电子束孔径（直径）大小限制的现象。整幅图像最后只相当于原来75%的清晰度，孔阑效应的综合情况也是如此。要还原出100%的清晰度时应当具有的扫描线的行数m：m=458÷0.75=611（行）垂直扫描线n的数量：n=611×4/3=815（行）要达到普通人在正常收视条件下获得458线的垂直清晰度和610线的水平清晰度图像，原则上需要611行水平扫描线和815行垂直扫描线。PAL制电视最后安排的视频带宽为6MHz，这种带宽连720×625都不能完全满足，实际使用时，只好将PAL制电视的图像格式在720×625的基础上又有所压缩，压缩的是水平像素点，保留了625行水平扫描线。因此，PAL制电视的分辨率经过由815×611到720×625的降低，再经过为满足6MHz视频带宽的压缩，最后将PAL制的扫描格式确定为：水平像素×垂直方向的水平扫描线=720×62552ppt课件

528.分辨力是人眼观察图像清晰程度的标志，与清晰度定义近似，分辨力可以用图像小投影点的数量表示，如SVGA彩色显示器的分辨力是800×600，就代表画面是由800×600个点所构成，组成方式为每条线上有800个投影点，共有600条线。分辨力有时也用光点直径来表示。用光栅高度除以扫描线数，即可算出一条亮线的宽度，此宽度即为荧光屏上光点直径的大小。在显示器件中，光点直径大约几微米到几千微米。一般对角线为23~53cm的电视显像管其光点直径约为0.2~0.5mm。第1章绪论53ppt课件

539.发光颜色发光颜色(或显示颜色)的衡量方法，可用发射光谱或显示光谱的峰值及带宽，或用色度坐标表示。显示器件的颜色显示能力，包括颜色的种类、层次和范围，是彩色显示器件的一个重要指标。真（全）色彩的色彩数目为16777216色，即红、绿、蓝各256级灰度，256×256×256=16777216≈16M。10.余辉时间余辉时间指荧光粉的发光，从电子轰击停止后起，到亮度减小到电子轰击时稳定亮度的l/10所经历的时间，余辉时间主要决定于荧光粉，一般阴极射线荧光粉的余辉时问从几百纳秒到几十秒。第1章绪论54ppt课件

5411.解析度DPI（DotPerInch）解析度指图片1英寸长度上小投影点的数量，分为水平解析度和垂直解析度。解析度越高显示出来的影像也就越清晰。12.收看距离收看距离可以用绝对值表示，也可以用与画面高度H的比值来表示（即相对收看距离）。13.周围光线环境周围光线环境主要指观看者所在的水平照度以及照明装置。第1章绪论55ppt课件

5514.图像的数据率数据率指在一定时间内、一定速度下，显示系统能将多少单元的信息转换成图形或文字并显示出来。如果已知一个字符或像素是以n比特）（bit）计算机符号表示，数据率可以换算成比特/秒（bps）。图像的信息量是惊人的，比如：一张A4文件的数据量大约是2KB），一张A4黑白照片的数据量大约是40KB，一张A4彩色照片的数据量大约是5MB，一分钟家用录像系统（VHS:VideoHomeSystem）质量的全活动图像的数据量约为10MB，一分钟广播级全动态影像（FMV:Full-motionVideo）的数据量就约为40MB。第1章绪论56ppt课件

5615.其它其它指标如辐射，CRT明显大于其他显示器件，其它显示器件之间差别不大。在显示相应时间方面，LCD类的显示器件劣于其他器件。在显示屏的缺陷点方面，CRT一般不会出现这样的问题，而其它显示器件虽然在出厂时该指标控制的较严，但用户在使用过程中有时会出现缺陷点。在可靠性方面（MTBF值），基本上都可以达到15000h，需要注意的是投影设备里往往使用了灯泡作为光源，灯泡的寿命有限，只能作为消耗品，也就是说在使用过程中需要定期更换这些部件。第1章绪论57ppt课件

57习题一1.光电显示器件有哪些分类？2.测光量有哪些？单位分别是什么？3.简述人眼的视觉生理基础。4.简述色彩再现原理？光电显示技术58ppt课件

585.表征显示器件的主要性能指标有哪些？6.计算：一个满帧图像，分辨力为VGA制式640×480像素，每像素量化量为8bits，刷新频率为30Hz，则一秒钟视频图像的资料长度为多少字节。假设拨号上网的速率为33.6kbps，以这样的速率来传送一分钟的图像资料大约需要多少时间才能完成？假如图像压缩比为50︰1，实时传输图像需要多大的传输速率？光电显示技术59ppt课件

59第2章阴极射线管(CRT)显示技术2.1CRT显示器的基本结构与工作原理2.1.1黑白CRT显示器的基本结构与工作原理2.1.2彩色CRT显示器的基本结构与工作原理2.1.3CRT显示器的主要单元2.2CRT显示器的驱动与控制2.2.1CRT显示器相关技术2.2.2CRT显示器驱控电路2.3CRT显示器的特点、性能指标及发展历史2.3.1CRT显示器的特点2.3.2CRT显示器的性能指标2.3.3CRT显示技术的发展历史习题二光电显示技术60ppt课件

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61CRT显示器即为一种使用阴极射线管(CathodeRayTube)的显示器，主要分为黑白CRT显示器和彩色CRT显示器两大类。它的核心部件是CRT显像管（即阴极射线管），其主要由五部分组成：电子枪(ElectronGun)、偏转线圈(Defiectioncoils)、荫罩(Shadowmask)、荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳，其中电子枪是显像管的核心。CRT显示器的工作原理和我们家中电视机的显像管基本一样，我们可以把它看作是一个图像更加精细的电视机。经典的CRT显像管使用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子轰击屏幕上的磷光物质使其发光。通过电压调节电子枪发射电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点，形成各种图案和文字。第2章阴极射线管(CRT)显示技术62ppt课件

622.1.1黑白CRT显示器的基本结构与工作原理黑白CRT即单色(MonochromeMonitor)CRT，只有单一的电子枪，仅能产生黑白两种颜色。它的主要用途是在电视机中显示图像，以及在工业控制设备中用作监视器。黑白CRT主要由圆锥形玻壳、玻壳正面用于显示的荧光屏、封入玻壳中发射电子束用的电子枪系统和位于玻壳之外控制电子束偏转扫描的磁轭器件四部分组成。第2章阴极射线管(CRT)显示技术63ppt课件

63第2章阴极射线管(CRT)显示技术图2.1单色CRT的结构示意图64ppt课件

64结构中灯丝、阴极（K）、第一控制栅极（G1或称调制器）、加速极（G2或称屏蔽极）构成发射系统；第二阳极G3、聚焦极G4、高压阳极G5构成聚焦系统。第2章阴极射线管(CRT)显示技术65ppt课件

65工作时，电子枪中阴极（K）被2000K灯丝加热，阴极（K）大量发射电子。电子束在第一控制栅极的视频电信号所调制，经加速和聚焦后，高速轰击荧光屏上的荧光体，荧光体发出可见光。电子束的电流是受显示信号控制的，信号电压高，电子枪发射的电子束流也越大，荧光体发光亮度也越高。最后通过偏转磁轭控制电子束，在荧光屏上从上到下，从左到右依次扫描，从而将原被摄图像或文字完整地显示在荧光屏上。66ppt课件

662.1.2彩色CRT显示器的基本结构与工作原理彩色CRT利用三基色图像叠加原理实现彩色图像的显示。荫罩式彩色CRT是目前占主导地位的彩色显像管，这种管子的原始设想是德国人弗莱西（Fleshsig）在1938年提出的。荫罩式彩色CRT的基本结构如图2.2所示。第2章阴极射线管(CRT)显示技术67ppt课件

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69图2.2彩色CRT的结构示意图光电显示技术70ppt课件

70三菱三枪三束与SONY单枪三束71ppt课件

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72彩色CRT是通过红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色组合产生彩色视觉效果。荧光屏上的每一个像素由产生红(R)、绿(G)、蓝(B)的三种荧光体组成，同时电子枪中设有3个阴极，分别发射电子束，轰击对应的荧光体。为了防止每个电子束轰击另外两个颜色的荧光体，在荧光面内侧设有选色电极——荫罩。在荫罩型彩色CRT中，玻壳荧光屏的内面形成点状红、绿、蓝三色荧光体，荧光面与单色CRT相同，在其内侧均有膜金属覆层。在离荧光面一定距离处设置荫罩。荫罩焊接在支持框架上，并通过显示屏侧壁内面设置的紧固钉将荫罩固定在显示屏内侧。第2章阴极射线管(CRT)显示技术73ppt课件

73主流中低档荫罩式显示器孔状荫罩优点：成本低缺点：透过率50%，亮度、对比度低，分辨率低沟糟荫罩优点：分辨率高，透过率70%74ppt课件

74图2.3彩色CRT工作原理75ppt课件

75荫罩与荧光屏的距离可根据几何关系由下式确定：(2-1)(2-2)式中：为荫罩与荧光屏的距离；为孔距放大率；为从电子枪到荧光面的距离；为电子枪的束间距；为电子束排列方向的荫罩孔距；为电子束排列方向的荧光屏上同一色荧光体的点间距。第2章阴极射线管(CRT)显示技术76ppt课件

76整体工作过程：由灯丝、阴极、控制栅组成电子枪，通电后灯丝发热，阴极被激发，发射出电子流，电子流受到带有高电压的内部金属层的加速，经过透镜聚焦形成极细的电子束，在阳极高压作用下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。这些电子束轰击的目标就是荧光屏上的三原色。电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，电子束在偏转磁轭产生的磁场作用下，可以控制其射向荧光屏的指定位置，去轰击各自的荧光粉单元。一般荫罩式CRT的内部有一层类似筛子的网罩，电子束通过网眼打在呈三角形排列的荧光点上，以防止每个电子束轰击另外两个颜色的荧光体。第2章阴极射线管(CRT)显示技术77ppt课件

77受到高速电子束的激发，这些荧光粉单元分别发出强弱不同的红、绿、蓝三种光。根据空间混色法(将三个基色光同时照射同一表面相邻很近的三个点上进行混色的方法)产生丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在超过一定距离后分辨力不高的特性，产生与直接混色法相同的效果。用这种方法可以产生不同色彩的像素，而大量的不同色彩的像素可以组成一张漂亮的画面，而不断变换的画面就成为可动的图像。第2章阴极射线管(CRT)显示技术78ppt课件

782.1.3CRT显示器的主要单元1.电子枪电子枪用来产生电子束，以轰击荧光屏上的荧光粉发光。在CRT中，为了在屏幕上得到亮而清晰的图像，要求电子枪产生大的电子束电流，并且能够在屏幕上聚成细小的扫描点（约0.2mm）。此外，由于电子束电流受电信号的调制，因而电子枪应有良好的调制特性。在调制信号控制过程中，扫描点不应有明显的散焦现象。电子枪是由灯丝（用H、HT或F表示）、阴极（用K表示，彩色显像管有三个阴极，分别用RK、GK、BK表示）、栅极（用G1表示）、加速极（用G2表示）、高压阳极（用G或V表示）组成。第2章阴极射线管(CRT)显示技术79ppt课件

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80图2.4电子枪结构示意图光电显示技术81ppt课件

81电子枪中各部分的作用：(1)灯丝——通电后将电能转变成热能并对阴极加热，使阴极表面产生600-800度的高温，创造一个使阴极发射电子的外部条件。(2)阴极——呈圆筒状，装在圆筒内部，顶端涂有钡锶钙的氧化物，灯丝通电时，阴极受热后发射大量电子。(3)栅极——栅极套在阴极外面，是一个金属圆筒，顶端开有小孔，让电子束通过。改变与阴极的相对电位可以控制电子束的强弱。第2章阴极射线管(CRT)显示技术82ppt课件

82(4)加速极——它也是顶部开有小孔的金属筒，其位置紧靠栅极。通常在加速极上加有几百伏的正电压，它能控制阴极发射的电子束到达荧光屏的速度。(5)聚集极——彩色显像管聚集极通常加5~8KV电位。聚集极、加速极及高压极一起构成一个电子透镜，使电子束会聚成一束轰击荧光屏荧光粉层。(6)高压阳极——建立一个强电场，使电子束以极快的速度轰击荧光屏上的荧光粉。高压阳极通常为22~34KV。第2章阴极射线管(CRT)显示技术83ppt课件

832.荧光屏荧光屏，是由涂覆在玻璃壳内的荧光粉和叠于荧光粉层上面的铝膜共同组成的。工作的时候荧光屏后面的电子枪发射电子束打在荧光粉上，于是一部分荧光粉亮起来，显示出字符或者图像。荧光屏是实现CRT显像管电光转换的关键部位之一，要求发光亮度和发光效率足够高，发光光谱适合人眼观察，图像分辨力高、传递效果好，余辉时间适当，机械、化学、热稳定性好，寿命高。第2章阴极射线管(CRT)显示技术84ppt课件

84CRT的发光性能首先取决于所用的荧光粉材料，因为主要由荧光粉层完成显像管内的光电转换功能。荧光粉的发光效率是指每瓦电功率能获得多大的发光强度。余辉时间是荧光粉的重要特性参数。当电子束轰击荧光粉时，荧光粉的分子受激而发光，而当电子束的轰击停止后，荧光粉的发光并非立即消失，而是按指数规律衰减，这种特性称为荧光粉的余辉特性。余辉时间是指荧光粉在电子束轰击停止后，其亮度减小到电子轰击时稳定亮度的1/10所经历的时间。第2章阴极射线管(CRT)显示技术85ppt课件

85一般把余辉分成三类：余辉时间长于0.1s的称为长余辉发光；余辉时间介于0.1s至0.001s的称为中余辉发光；余辉时间短于0.001s的称为短余辉发光。余辉太长，则同一像素第一帧余辉未尽而第二帧扫描又到了，前一帧的余辉会重叠在后一帧图像上，整个图像便会模糊。若余辉时间太短，屏幕的平均亮度将会减低。屏幕的亮度取决于荧光粉的发光效率、余辉时间及电子束轰击的功率。荧光粉的发光效率高时屏幕较亮，余辉时间长平均亮度也较大。第2章阴极射线管(CRT)显示技术86ppt课件

86如果已知荧光粉的发光时间特性，那么在一帧时间T内平均亮度应为：(2-3)屏幕亮度除了与余辉时间有关外，还取决于电子束的电流密度和屏幕电压的高低。因此屏幕亮度可表示为(2-4)从上式可以看出，欲增大亮度可以加大电流密度和电压。两者中以提高电压更为有效。第2章阴极射线管(CRT)显示技术87ppt课件

87在CRT显像管的圆锥体上：内壁和外壁都涂有导电的石墨层，内壁与第二阳极高压相连，外壁石墨层通过金属弹簧片与电路中的“地”相连。内外石墨层之间.形成一个电容。可吸收屏幕反射的二次电子和对第二阳极起高压滤波作用。此外石墨层还可以遮挡来自显像管后部的杂散光线，扩大显像管的偏转角，使圆锥部分缩小，这样显像管的厚度就会变薄。石墨层涂在整个锥体上，能起到屏蔽作用，还有防静电的效果。88ppt课件

883.偏转系统如果不加偏转电压，经过加速、聚焦的具有很高动能的电子束轰击荧光面时，仅能在荧光屏中心位置产生亮度很高的光点，难以成像；为了显示一幅图像，必须让电子束在水平方向和垂直方向上同时偏转，使整个荧光屏上的任何一点都能发光而形成光栅，这就是偏转系统的作用。由于磁偏转像差小，在高阳极电压下适用于大角度偏转，所以显像管通常采用磁偏转。偏转线圈是CRT显像管的重要部件。分为行偏转线圈和场偏转线圈即水平偏转线圈和垂直偏转线圈。行偏转线圈通有由行扫描电路提供的锯齿波电流，产生在垂直方向上线性变化的磁场，使电子束作水平方向扫描。场偏转线圈通有由场扫描电路提供的锯齿波电流，产生一个水平方向线性变化的磁场，使电子束作垂直方向扫描。在行扫描和场扫描共同作用下，有规律的从上到下从左到右控制电子束的运动，屏幕上呈现一幅矩形的光栅。第2章阴极射线管(CRT)显示技术89ppt课件

89我国采用的PAL制式规定，每帧625行，每秒25帧。隔行扫描，每帧两场，每秒50场；每行水平扫描正程为52μs，逆程为12μs，场正程时间≥18.4ms，逆程时间≤1.6ms，垂直方向显示575行。第2章阴极射线管(CRT)显示技术90ppt课件

904.荫罩荫罩、玻壳和电子枪是组成彩色显像管的三大主要部件，在彩色显象管内，荫罩装于玻壳和电子枪之间，起分色作用。5.玻璃管壳玻璃管壳通常由屏幕玻璃、锥体、管颈三部分组成。用普通玻璃做CRT的外围器件，是因为透明性高，能耐受高空并能吸收从内部发生的X射线。第2章阴极射线管(CRT)显示技术91ppt课件

911.生成图像CRT的DeflectionCoil（偏转线圈）用于电子枪发射器的定位，它能够产生一个强磁场，通过改变强度来移动电子枪。线圈偏转的角度有限，当电子束传播到一个平坦的表面时，能量会轻微地偏移目标，仅有部分荧光粉被击中，四边的图像都会产生弯曲现象。为了解决这个问题，显示器生产厂把显像管制造成球形，让荧光粉充分地接受到能量，缺点是屏幕将变得弯曲。电子束射击由左至右，由上至下的过程称为刷新，不断重复地刷新就能保持图像的持续性。2.2CRT显示器的驱动与控制2.2.1CRT显示器相关技术92ppt课件

922.混合颜色　　旧式的显示器只有单一的电子枪，仅能产生黑白两种颜色，即单色显示器（MonochromeMonitor）。新一代显示器有三只电子枪，每个电子枪都有独立的偏转线圈，分别发出R、G、B（Red、Blue、Green，红、蓝、绿）三束光线，混合光线可以产生1600万种颜色，或者说真彩色。某些显示器能用一个电子枪发出三束光线，经过混合亦能生成其它颜色。生成彩色图像电子枪要扫描屏幕三次，其过程比黑白图像复杂得多。2.2.1CRT显示器相关技术93ppt课件

933.回转变压器（FlybackTransformer）　回转变压器类似发动机点火线圈，在特定时间发出一个低能量信号给回转磁线圈，并生成磁场。当低能量源关闭后，磁线圈的能量转移到高能量输出中，最后传到电子枪发出电子束。依照CRT尺寸的不同，产生的能量也各有差异，通常在10000V至50000V之间。2.2.1CRT显示器相关技术94ppt课件

944.垂直和水平同步　　垂直和水平是CRT中两个基本的同步信号，水平同步信号决定了CRT画出一条横越屏幕线的时间，垂直同步信号决定了CRT从屏幕顶部画到底部，再返回原始位置的时间，垂直同步也可以称为刷新率。标准电视机的水平同步信号=512线×30帧/秒=15.75kHz，显示器的水平同步信号可任意调节，幅度在15.75KHz~95KHz之间。把水平同步信号反转能够得出扫描一条线的时间，即1/17.75KHz=63.5μs。电视机扫描一帧图像要返回525次。因为CRT的频繁开关和扫描切换，在屏幕上实际表现出来的线数比525要少一些，一般约为428～399条线。2.2.1CRT显示器相关技术95ppt课件

955.交错和非交错电视机采用的是交错(Interlace)扫描，机器本身刷新速度不足，每一帧都要刷新两次，由于人眼的视觉暂停原理，会感到画面是连续播入的，缺点是人眼能发现两次刷新的不同，感到屏幕有闪烁，长时间观看容易使眼睛疲劳。电视机能稳定运行在30Hz，或30帧/秒，但早期CRT并不能保持刷新率不变，磁偏转线圈常常影响着电子束的发射，有时还会减弱电子束，以及荧光粉的发热时间的限制，导致上半部分屏幕比下半部分屏幕更亮，后来，人们采用了分线刷新的方法，第一次扫奇数行、第二次扫偶数行，缺点是每做一样工作要刷新两个周期，显示器的反应较慢，当然，画面闪烁是少不了的。不过，也因此而增加了显示器的刷新速度，以30fps的频率实现60fps图像亦变为可能，避免了显像管负荷过重而烧毁。2.2.1CRT显示器相关技术96ppt课件

966.金属隔板技术　　点状荫罩(ShadowMasks)指电子枪和荧光屏之间放置一个金属隔板，上面有许多小洞让电子通过。其作用是防止一个荧光点加热时传导到附近的点，分离显示器的色彩。在荫罩技术方面，有两点最重要：一是如何使用更薄的金属来制造隔板，并缩小点与点之间的位置(DotPitch，点距)，让它与屏幕上的点一一对应；二是如何修正电子束的颜色，让它更符合要求。　　荫罩的主要缺点是金属板会随着能量的变化而产生弯曲，特别是在高亮度的情况下，需要更多的能量来战胜荫罩的阻抗，弯曲会更加严重。金属板变形使电子束偏离原定目标，显示的画面会模糊不清。为此，人们只好不断寻找合适制造荫罩的金属，目前效果最好的是INVAR(不胀铜)，它是镍/铁合金，膨胀率几乎为零。荫罩的第二个缺点是屏幕弯曲会产生刺眼的眩光，用AGC(AntiGlareCoatings，防眩光涂层)能解决这个问题。2.2.1CRT显示器相关技术97ppt课件

971.扫描方式文字及图象画面都是由一个个称为像素的点构成的，使这些点顺次显示的方法称为扫描。一般CRT的电子束扫描是由偏转磁轭进行磁偏转控制的。光栅扫描方式在垂直方向是从左上向右下的顺序扫描方式，由扫描产生的水平线称为扫描线，按该扫描线的条件决定显示器垂直方向的图像分辨率。如图2.5所示，光栅扫描方式中有顺序扫描(逐行扫描)方式和飞越扫描(隔行扫描)方式。在顺序扫描方式中，当场频为50Hz，扫描行数为625，图像宽高比为4:3时，则需要10.5MHz的信号带宽。这将使电视设备复杂化，信道的频带利用率下降。实际系统采用隔行扫描方式来降低图像信号的频带。2.2.2CRT显示器驱控电路98ppt课件

98(a)顺序扫描方式(b)飞越扫描方式(c)行光栅的行扫描与场扫描波形图2.5CRT扫描方式光电显示技术99ppt课件

99隔行扫描方式是把一帧画分成两场来扫描，第一场扫描奇数行，第二场扫描偶数行，如图2.5（b）所示。两场扫描行组成的光栅相互交叉，构成一整帧画面。在第7行扫过一半时，奇数场扫描结束，偶数场扫描开始，故第7行的后一半挪到偶数场开始时扫描，这样就会在光栅上端的中点开始，结果使偶数行正好插在奇数行之间，两场组成了一幅完整光栅。要实现隔行扫描，就应该保证偶数场的扫描行准确的插在奇数场的扫描行之间，否则就会出现并行现象，使图像质量下降。100ppt课件

1002.辉度及颜色单色CRT只需要对辉度进行控制，对彩色CRT来说还需要对颜色进行控制，辉度和颜色都是都是通过电流量来控制的。辉度和信号幅度的关系如图2.6所示。电流控制方式中有栅极(G1)驱动方式和阴极驱动方式。在栅极(G1)驱动方式中，在电子枪的栅极/阴极间施加不同的电压，就可以得到相应的辉度。彩色CRT的颜色显示是通过3个电子束各自的电流（由电压调制）来调制的。由各色输入阶数的乘积，决定显示的色数，对于阶数为16的情况，可显示4096（163）种颜色。2.2.2CRT显示器驱控电路101ppt课件

101图2.6画面的辉度与信号振幅的关系光电显示技术102ppt课件

1023.CRT显示器驱控器的电路构成CRT显示器驱控器的电路，如图2.7所示，主要包括视频电路、偏转电路、高压电路、电源电路等基本电路，以及所选择的动态聚焦电路、水平偏转周波数切换电路等。2.2.2CRT显示器驱控电路103ppt课件

103图2.7CRT显示器驱控器的电路光电显示技术104ppt课件

1042.3.1CRT显示器的特点CRT最大的优势在于高的性能价格比及大画面高密度显示，同时还具有其它一系列优点。1.价格低2.亮度高3.对比度高4.色域广5.分辨率高6.响应速度快7.视野角宽8.显示版式可以灵活变化9.寿命长2.3CRT显示器的特点、性能指标及发展历史105ppt课件

1052.3.2CRT显示器的技术性能指标1.像素和分辨率像素是指屏幕能独立控制其颜色与亮度的最小区域。分辨率就是屏幕图像的密度，即显示器屏幕的单位面积上有多少个基本像素点，它们是图像清晰程度的标志，也是描述分辨能力大小的物理量。对于电子显示器件，常用单位面积上的扫描线数和两光点之间的距离来表示分辨率。他们取决于场频和行频的组合。我们可以把它想象成是一个大型的棋盘，而分辨率的表示方式就是每一条水平线上的点数乘以水平线的数目，如640×480、720×348、1024×768及1024×1024等。以640×480的分辨率来说，即每一条线上包含有640个像素点且共有480条线，也就是说扫描列数为640列，行数为480行。分辨率越高，屏幕上所能呈现的图像也就越精细。106ppt课件

106分辨率不仅与显示尺寸有关，还要受显像管点距、视频带宽等因素的影响。知道分辨率、点距和最大显示宽度就能得出像素值。比如一台17英寸的CRT显示器，一行中能容纳1421组三原色，能满足1280个像素点的需要，因此这台显示器的理想分辨率是1024×768，勉强可以达到1280×1024的分辨率，但不可能达到1600×1200的分辨率。分辨率的计算方法如下：最大显示宽度/水平点距=像素数，比如标准17英寸CRT显示器的最大显示宽度是320mm，标称点距是0.28mm，那么首先按0.28×0.866=0.243的公式计算出水平点距，然后按320/0.243=1316的公式得出像素数。2.3.2CRT显示器的技术性能指标107ppt课件

1072.点距和栅距点距（DOTPITCH）是显像管最重要的技术参数之一，单位为毫米。一般公认的点距定义是荧光屏上两个最临近的同色荧光点的直线距离，即两个红色（或绿、蓝）像素单元之间的距离。2.3.2CRT显示器的技术性能指标点距越小越好，点距越小，显示器显示图型越清晰细腻，显示器的档次越高，不过对于显像管的聚焦性能要求就越高。几年以前的显示器多为0.31mm和0.39mm，如今大多数显示器采用的都是0.28mm的点距。常见的显示器点距0.28mm(水平方向为0.243mm)。用显示区域的宽和高分别除以点距，即得到显示器的垂直和水平方向上最高可显示的点数。108ppt课件

108109ppt课件

109荫罩式和荫栅式110ppt课件

110对于荫罩式和荫栅式显像管来说，它们的点距定义是不同的。对于荫罩式的显像管，它的红、绿、蓝三色荧光点呈三角形排列，因此所谓点距可以有两个说法：对角点距、水平点距，一般以对角点距为标称点距，例如：标称点距0.28mm的其水平点距在0.22mm左右。而对于荫栅式的显像管，它的红、绿、蓝三色荧光点呈垂直条形排列，因此，它在垂直方向上的点距可以看做是0，其标称点距则以水平点距为准，严格说应该称为“栅距”，一般都在0.25mm以下，显然比荫罩式的显像管要精细得多。111ppt课件

111传统荫罩式为减小点距，用在屏幕障板上蚀刻更加精细的小孔来实现。一般地说，这些孔的大小要跟障板的厚度相匹配，也就是说，孔的尺寸不应该小于障板的厚度，这样一来，点距的大小就受到了限制。因为障板不能无限的薄，当厚度小于0.28mm以后，其自身的形状已经无法维持了，所以传统荫罩式结构的显像管点距难以再小。而荫栅式显像管则可以通过围框张力把薄薄的荫栅支撑起来，加大这个支撑力后，还可进一步减小点距。　　如果把屏幕上三个彼此最接近的同色磷光点连接起来，能构成一个等边三角形，那么，这个三角形垂直于水平方向的底边长就是点距，而这底边上的高即斜边（也等于底边，即点距）在水平方向的投影，其长度就是水平点距。由几何知识我们可以知道，水平点距=点距×0.866，其值要小于点距。不少厂商就利用这一点进行误导，标称其显示器水平点距（有的商家更故意直接标为点距）为多少多少，购买者如果不清楚其区别，拿来与直接标点距的显示器比，就很容易发生不当的选择。112ppt课件

1122.3.2CRT显示器的技术性能指标3.场频、行频及视频带宽如果说画质等显示效果只能通过主观判断的话，那么水平扫描频率、垂直扫描频率及视频带宽这三个参数就绝对是显示器的硬指标，并且很大程度上决定了显示器的档次。视频带宽是指每秒钟电子枪扫描过图像点的个数，以兆赫兹为单位。这是显示器非常重要的一个参数，能够决定显示器性能的好坏。带宽越高则表明了显示器电路可以处理的频率范围越大，显示器性能越好。高的带宽能处理更高的频率，信号失真也越小，显示的图像质量更好，它反映了显示器的解像能力。113ppt课件

113视频带宽的计算方法为：带宽=垂直刷新率×（垂直分辨率÷0.93）×（水平分辨率÷0.8）＝水平分辨率×垂直分辨率×垂直刷新率×1.34(2-6)垂直像素和水平像素都要除以一个参数是因为要考虑电子枪从最后一行/列返回到第一行/列的回程时间。场频就是垂直扫描频率也即屏幕垂直刷新率，通常以Hz为单位,它表示屏幕的图像每秒钟重复描绘多少次，也就是指每秒钟屏幕刷新的次数。垂直刷新率越高，屏幕的闪烁现象越不明显，眼睛就越不容易疲劳。114ppt课件

114行频就是水平扫描频率，指电子枪每秒在屏幕上扫过的水平线数。单位一般是千赫兹。场频和行频的关系式一般如下：行频=场频×垂直分辨率×1.04(2-7)可见行频是一个综合了分辨率和场频的参数，能够比较全面的反映显示器的性能。当在较高分辨率下要提高显示器的刷新率时，可以通过估算行频是否超出频率响应范围来得知显示器是否可以达到想要的刷新率。2.3.2CRT显示器的技术性能指标115ppt课件

1154.刷新率刷新率是指显示屏幕刷新的速度，它的单位是赫兹。刷新频率越低，图像闪烁和抖动的越厉害，眼睛观看时疲劳的越快。刷新频率越高，图像显示就越自然、越清晰。刷新率又分水平刷新率和垂直刷新率。水平刷新率又叫行频，他是显示器每秒内水平扫描的次数。垂直刷新率也叫场频，它是由水平刷新率和屏幕分辨率所决定的，垂直刷新率表示屏幕的图像每秒钟重复描绘多少次，也就是指每秒钟屏幕刷新的次数。一般来说，垂直刷新率最好不要低于80Hz，如能达到85Hz以上的刷新频率就可完全消除图像闪烁和抖动感，眼睛也不会太容易疲劳，在目前这是对显示器最基本的要求了。2.3.2CRT显示器的技术性能指标116ppt课件

1165.屏幕尺寸和最大可视面积屏幕尺寸实际是指显像管尺寸。最大可视面积指显像管的屏幕显示的可见图形的最大范围。屏幕大小通常以对角线的长度衡量，以英寸为单位(1英寸=2.54厘米)。一般显示器的最大可视面积都会小于屏幕尺寸，我们平常说的17英寸、15英寸实际上指显像管尺寸，而实际可视区域(就是屏幕)远远到不了这个尺寸。14英寸的显示器可视范围往往只有12英寸；15英寸显示器的可视范围在13.8英寸左右；17英寸显示器的可视区域大多在15~16英寸之间；19英寸显示器可视区域达到18寸英寸左右。2.3.2CRT显示器的技术性能指标117ppt课件

117显示器英寸/厘米对照表英寸厘米922.8610.426.411.328.712.130.7313.333.021435.561538.011743.181948.262153.34118ppt课件

118定义：当某一光源所发出的光的光谱分布与不反光、不透光完全吸收光的黑体在某一温度时辐射出的光谱分布相同时，我们就把绝对黑体的温度称之为这一光源的色温。色温是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Ra表示。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布集中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K（开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5400K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。色温119ppt课件

119＜3300K温暖（带红的白色）稳重、温暖3000－5000K中间（白色）爽快＞5000K清凉型（带蓝的白色）冷120ppt课件

1206.色温色温是表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。色温是人眼对发光体或白色反光体的感觉，这是物理学、身理学与心理学的综合复杂因素的一种感觉，也是因人而异的。色温在电视(发光体)或摄影(反光体)上是可以用人为的方式来改变的，现在的显示器上一般都会提供色温调节功能，这是由于不同区域的人眼睛对颜色的识别略有差别，黑眼睛的人看9300K（开尔文温度单位）是白色的，但是蓝眼睛的人看了就是偏蓝，蓝眼睛的人看6500K是白色，所以在不同地区显示器都要将颜色调节到适合这一地区的人的使用，调节色温就是为了完善这些功能。2.3.2CRT显示器的技术性能指标121ppt课件

121电视或者显示屏的色温是如何界定的呢?因为在中国的景色一年四季平均色温约在8000K～9500K之间，所以电视台在节目的制作都以观众的色温为9300K去摄影的。欧美因为平时的色温和我们有差异，以一年四季的平均色温约6000K为制作的参考的，所以我们再看那些外来的片子时，就会发现5600K～6500K最适合观看。当然这种差异使我们也会因此觉得猛的看到欧美的电脑或者电视的屏幕时感觉色温偏红，偏暖，有些不大适应。122ppt课件

1227.亮度亮度是指显示器荧光屏上荧光粉发光的总能量与其接受的电子束能量之比。所以某一点的光输出正比于电子束电流、高压及停留时间三者的乘积。简单的讲，亮度是控制荧光屏发亮的等级。8.对比度对比度是指荧光屏画面上最大亮度与最小亮度之比。一般显示器最起码应有30：1的对比度。9.灰度在图形显示方式中，灰度是指一系列从纯白到纯黑的阴影。10.余辉时间荧光屏上的荧光粉在电子束停止轰击后，其光辉并不会立即消失，而是要经历一个逐步消失的过程，在这个过程中观察到的光辉称之为余辉。2.3.2CRT显示器的技术性能指标123ppt课件

1232.3.3CRT显示技术的历史、现状及发展光电显示技术图2.8CRT的历史124ppt课件

124习题二1.简述CRT显示的特点。2.说明阴极射线管构成和驱动控制电路。3.说明黑白CRT显示系统工作原理。4.说明彩色CRT显示系统工作原理。5.简述CRT显示的技术性能指标。光电显示技术125ppt课件

125第3章液晶显示技术3.1液晶概述3.1.1液晶的晶相3.1.2液晶的物理性质3.1.3液晶的电气光学效应3.2液晶显示器件3.2.1液晶显示器件的构造3.2.2液晶显示器件的显像原理3.2.3液晶显示器件的分类3.2.4液晶显示器件的驱动3.3液晶显示器的技术参数、特点及发展史3.3.1液晶显示器件的技术参数3.3.2液晶显示器件的特点3.3.3液晶显示技术的发展史习题三光电显示技术126ppt课件

126液晶显示器件（LiquidCrystalDisplay，LCD）的主要构成材料为液晶。液晶是指在某一温度范围内，从外观看属于具有流动性的液体，同时又具有光学双折射性的晶体。液晶物质在熔融温度首先变为不透明的浑浊液体，此后通过进一步的升温继续转变为透明液体。因此液晶包括两种含义：其一:是指处于固体相和液体相中间状态的液晶相其二：是指具有上述液晶相的物质。第3章液晶显示技术127ppt课件

127液晶液晶是相态的一种，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固，较为生疏的是电浆和液晶。液晶相要具有特殊形状分子组合始会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质。128ppt课件

128液晶的定义，现在已放宽而囊括了在某一温度范围可以是现液晶相，在较低温度为正常结晶物质。而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。129ppt课件

129优点液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器，便于携带等。由于这些优点。用液晶材料制成的计算机终端和电视可以大幅度减小体积等。液晶显示技术对显示显像产品结构产生了深刻影响，促进了微电子技术和光电信息技术的发展。130ppt课件

130第3章液晶显示技术液晶的分子排列结构并不像晶体结构那样坚固，因此在磁场、温度、应力等外部刺激下，其分子容易发生再排列，液晶的各种光学性质会发生变化。图3.1液晶与其固态、液态分子排列对比131ppt课件

131液晶所具有的这种柔软的分子排列正是其用于显示器件、光电器件、传感器件的基础。在用于液晶显示的情下，液晶这种特定的初始分子排列，在电压及热的作用下发生有别于其它分子排列的变化。伴随这种排列的变化，液晶的双折射性、旋光性、二色性、光散射性、旋光分散等各种光学性质的变化可转变为视觉变化，实现图像和数字的显示。液晶显示是利用液晶的光变化进行显示，属于非主动发光型显示。第3章液晶显示技术132ppt课件

132133ppt课件

133134ppt课件

1343.1.1液晶的晶相1.液晶的分类液晶是白色浑浊的黏性液体，其分子形状为棒状（如图所示）。从成分和出现液晶相的物理条件进行归纳分类，液晶可以分为溶致液晶和热致液晶两大类。第3章液晶显示技术135ppt课件

135（1）溶致液晶：有些材料在溶剂中，处于一定的浓度区间时便会产生液晶，这类液晶称之为溶致液晶。（2）热致液晶：把某些有机物加热熔解，由于加热破坏了结晶晶格而形成的液晶称为热致液晶。热致型液晶又根据液晶晶相可分为3大类：向列型、近晶型和胆甾型。第3章液晶显示技术136ppt课件

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137138ppt课件

1382.液晶的晶相常见液晶的晶相有向列相（nematic）、胆甾相（cholesteric）和近晶相（smectic）等。图3.33种常见液晶相第3章液晶显示技术139ppt课件

139（1）向列相向列相亦称丝状相。它由长、径比很大的棒状分子组成。分子大致平行排列，质心位置杂乱无序，具有类似于普通液体的流动性。特点：向列液晶由于其液晶分子重心杂乱无序，并可在三维范围内移动，表现出液体的特征——可流动性。所有分子的长轴大体指向一个方向，使向列液晶具有单轴晶体的光学特性（折射系数，沿着及垂直于这个有序排列的方向而不同），一般是单轴正性。而在电学上又具有明显的介电各向异性，由于向列相液晶各个分子容易顺着长轴方向自由移动且分子的排列和运动比较自由，致使向列相液晶具有的黏度小、富于流动性、对外界作用相当敏感等特点。第3章液晶显示技术140ppt课件

140141ppt课件

141（2）胆甾相胆甾相亦称螺旋相。它可看作是由向列相平面重叠而成的，一个平面内的分子互相平行，逐次平面的分子方向成螺旋式（螺距约3000Å），与可见光波长同数量级。特点：光学上一般是单轴负性。向列相液晶与胆甾相液晶可以互相转换，在向列相液晶中加入旋光材料，会形成胆甾相，在胆甾相液晶中加入消旋光向列相材料，能将胆甾相转变成向列相。胆甾相液晶在显示技术中很有用，扭曲向列（twistednematic，TN）、超扭曲向列（SuperTwistedNematic，STN）、相变（phasechange，PC）显示都是在向列相液晶中加入不同比例的胆甾相液晶而获得的。第3章液晶显示技术142ppt课件

142143ppt课件

143（3）近晶相：近晶相亦称层状相或脂状相。它的分子分层排列，层内分子互相平行，其方向可以是垂直于层面，或与层面倾斜，层内分子质心可以无序、能自由平移、似液体；或有序呈二维点阵。分子层与层之间的相关程度在不同的相中有强有弱。手征性分子化合物则可以以扭曲的螺旋片层状出现，非扭曲型近晶相依其发现先后，以A、B、C等命名，如图3.4所示。近晶相因为它的高度有序性，经常出现在较低温的范例内。近晶液晶黏度大，分子不易转动，即响应速度慢，一般不宜作显示器件。图3.4近晶相示意图A相的分子与层面垂直，层内分子质心无序，像二维流体。层厚约等于或略小于分子长度。含氰基（C≡N）化合物的A相可能出现双分子层结构，为1.2～2μm。B相，片层内的分子质心排列成面心六角形，分子垂直于层面，片层之间的关联随材料不同各有强弱，B相在光学上是单轴正性C相与A相在结构上唯一不同之处是分子与层面倾斜，倾角各层相同并互相平行，因此C相在光学上是双轴的。C相由手性分子组成，与A相类似，不同的是分子在层面上的投影像胆甾相那样呈螺旋状变化，光学上是单轴正性。对称性允许C相出现与分子垂直而与层面平行的自发极化矢量，这就是铁电性液晶（1975年R.B.迈耶等首次合成）第3章液晶显示技术144ppt课件

144145ppt课件

145长形分子除上述3大类结构外，还有光学上各向异性的D相，由若干分子为一组的单元所构成的体心立方结构。1977年，印度S.Chandrasekhar等合成了盘形分子液晶。这些分子均具有一个扁平的圆形或椭圆形刚性中心部分，周围有长而柔软的脂肪族链。盘形分子液晶具有向列相、胆甾相和柱状相3类结构。盘形分子的向列相和胆甾相与上述长形分子相似，只需把长形分子的长棒轴用盘形分子的法向轴代替即可。柱状相是盘形分子所特有的结构，盘形分子在柱状相中堆积成柱，在同一柱中分子间隔可以是规则有序的，当然，柱状相也可以是不规则无序的，不同柱内的分子质心位置无相关性。各分子柱可以排列成六角形或长方形，如图3.5所示。图3.5柱状相液晶第3章液晶显示技术146ppt课件

146长形和盘形分子构成的液晶的各向异性与分子本身的不对称形状有关。这些液晶的基本性质，绝大部分可以通过无体积的一维或二维分子模型来描述。相变序列改变温度时，长形分子各液晶相之间的转变序列可以有两种（冷却时由右至左）：1）X-H（H´）-G-F（F´）-I-B-C（C´）-A-N（N´-B´-B´）-I。2）X-E-B-A-N-I。H（H´）等表示H或H´，X和I分别代表晶体和各向同性液体。当然，特殊的液晶化合物并不一定具有上述所有的相。上面的序列只是表明这些相如有出现则以这种顺序。如表3.1所示的长形分子的液晶相结构及相变序列。第3章液晶显示技术147ppt课件

147表3.1长形分子的液晶相结构及其相变序列第3章液晶显示技术148ppt课件

1483.1.2液晶的物理性质液晶受扰动时，分子取向有恢复平行排列的能力，称为曲率弹性，弹性常数一般很小。向列相和胆甾相的分子取向改变有3种形式：展曲、扭曲、弯曲。近晶相发生形变时，层厚保持不变，只有展曲和层面位移引起的混合弹性。液晶既是抗磁体，又是介电材料，介电各向异性依材料而定，并与频率有关。液晶分子受外电场或磁场影响容易改变取向。第3章液晶显示技术譬如，把胆甾相放在与螺距相垂直的外磁场中，磁场达到数千高斯即可使螺距成为无穷大，胆甾相变为向列相。液晶发生展曲或弯曲时，会产生极化甚至产生空间电荷，这是由于形变使分子的电偶极矩不再相互抵消，这种现象称为挠曲电效应。液晶是非线性光学材料，具有双折射性质。149ppt课件

149第3章液晶显示技术3.1.3液晶的电气光学效应液晶的特性与结构介于固态晶体与各向同性液体之间，是有序性的流体。从宏观物理性质看，它既具有液体的流动性、黏滞性，又具有晶体的各向异性，能像晶体一样发生双折射、布拉格反射、衍射及旋光效应，也能在外场作用（如电、磁场作用）下产生热光、电光或磁光效应。液晶分子在某种排列状态下，通过施加电场，将向着其它排列状态变化，液晶的光学性质也随之变化。这种通过电学方法，产生光变化的现象称为液晶的电气光学效应，简称电光效应（Electro-OpticEffect）。150ppt课件

150液晶的电光效应主要包括以下几种:1）液晶的双折射现象：液晶会像晶体那样，因折射率的各向异性而发生双折射现象，从而呈现出许多有用的光学性质：能使入射光的前进方向偏于分子长轴方向；能够改变入射光的偏振状态或方向；能使入射偏振光以左旋光或右旋光进行反射或透射。这些光学性质，都是液晶能作为显示材料应用的重要原因.第3章液晶显示技术151ppt课件

151双折射:光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。它们为振动方向互相垂直的线偏振光。在光的传播方向上，光矢量只沿一个固定的方向振动，这种光称为平面偏振光引，由于光矢量端点的轨迹为一直线，又叫做线偏振光。旋光现象当线偏振光通过某些物质时，其振动面将以光的传播方向为轴发生旋转，这称为旋光现象。152ppt课件

152第3章液晶显示技术2）电控双折射效应：对液晶施加电场，使液晶的排列方向发生变化，因为排列方向的改变，按照一定的偏振方向入射的光，将在液晶中发生双折射现象。这一效应说明，液晶的光轴可以由外电场改变，光轴的倾斜随电场的变化而变化，因而两双折射光束间的相位差也随之变化，当入射光为复色光时，出射光的颜色也随之变化。因此液晶具有比晶体灵活多变的电旋光性质。153ppt课件

1533）动态散射：当在液晶两极加电压驱动时，由于电光效应，液晶将产生不稳定性，透明的液晶会出现一排排均匀的黑条纹，这些平行条纹彼此间隔数10µm，可以用作光栅。进一步提高电压，液晶不稳定性加强，出现湍流，从而产生强烈的光散射，透明的液晶变得混浊不透明。断电后液晶又恢复了透明状态，这就是液晶的动态散射（dynamicscattering）。液晶材料的动态散射是制造显示器件的重要依据。154ppt课件

1544）旋光效应：在液晶盒中充入向列型液晶，把两玻璃片绕着与它们互相垂直的轴相扭转90°，向列型液晶的内部就发生了扭曲，这样就形成了一个具有扭曲排列的向列型液晶的液晶盒。在这样的液晶盒前、后放置起偏振片和检偏器，并使其偏振化方向平行，在不施加电场时，让一束白光射入，液晶盒会使入射光的偏振光轴顺从液晶分子的扭曲而旋转90°。电控双折射、旋光效应都可以应用于彩色显示的实现。第3章液晶显示技术155ppt课件

155156ppt课件

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1585）宾主效应：将二向色性染料掺入液晶中，并均匀混合起来，处在液晶分子中的染料分子将顺着液晶指向矢量方向排列。在电压为零时，染料分子与液晶分子都平行于基片排列，对可见光有一个吸收峰，当电压达到某一值时，吸收峰值大为降低，使透射光的光谱发生变化。可见，加外电场就能改变液晶盒的颜色，从而实现彩色显示。由于染料少，且以液晶方向为准，所以染料为“宾”，液晶则为“主”，因此得名“宾主（guest-host，G-H）”效应。二色向性是指物质对光的吸收系数依赖于光的偏振状态.159ppt课件

1593.2液晶显示器件3.2.1液晶显示器件的构造图3.6典型LCD结构截面将设有透明电极的两块玻璃基板用环氧类黏合剂以4～6µm间隙进行封合，并把液晶封入其中而成，与液晶相接的玻璃基板表面有使液晶分子取向的膜。如果是彩色显示，在一侧的玻璃基板内面与像素相对应，设有由三基色形成的微彩色滤光片。第3章液晶显示技术160ppt课件

160LCD是非发光型的。其特点是视感舒适，而且是很紧凑的平板型。LCD的驱动由于模式的不同而多少有点区别，但都有以下特点：（1）是具有电学双向性的高电阻、电容性器件，其驱动电压是交流的。（2）在没有频率相依性的区域，对于施加电压的有效值响应（铁电液晶除外）。（3）是低电压、低功耗工作型，CMOS驱动也是可以的。（4）器件特性以及液晶物理性质常数的温度系数比较大，响应速度在低温下较慢。第3章液晶显示技术161ppt课件

1613.2.2液晶显示器件的显像原理1.液晶的基本显示原理液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透，从技术上说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。第3章液晶显示技术162ppt课件

162（1）单色液晶显示器的原理LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直（相交成90°）。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90°扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90°。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。图3.7光线穿透示意图第3章液晶显示技术163ppt课件

163LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90°，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住，如图3.8所示。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。图3.8光线阻断示意图第3章液晶显示技术164ppt课件

164LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由5μm的液晶材料均匀隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜。背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。第3章液晶显示技术165ppt课件

165（2）彩色LCD显示器工作原理在彩色LCD面板中，每一个像素都是由3个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。第3章液晶显示技术166ppt课件

166LCD与CRT的优缺点比较:LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但同时也带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等问题。CRT显示可选择一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以调整，但LCD屏只含有固定数量的液晶单元，只能在全屏幕使用一种分辨率显示。LCD显示屏包含了在CRT技术中未曾用到的一些东西。为屏幕提供光源的是盘绕在其背后的荧光管。有时，会发现屏幕的某一部分出现异常亮的线条，也可能出现一些不雅的条纹，一幅特殊的浅色或深色图像会对相邻的显示区域造成影响。此外，一些相当精密的图案（比如经抖动处理的图像）可能在液晶显示屏上出现难看的波纹或者干扰纹。第3章液晶显示技术167ppt课件

167现在，几乎所有的应用于笔记本或桌面系统的LCD都使用薄膜晶体管（TFT）激活液晶层中的单元格，TFT-LCD技术能够显示更加清晰、明亮的图像。早期的LCD由于是非主动发光器件，速度低、效率差、对比度小，虽然能够显示清晰的文字，但是在快速显示图像时往往会产生阴影，影响视频的显示效果。因此，如今只被应用于需要黑白显示的掌上电脑、呼机或手机中。第3章液晶显示技术168ppt课件

168（3）液晶显示器件的显示方式LCD的显示方式可分为两种：LCD面板本身为显示面的直观式；将LCD面板的图像放大投影到投影屏，以供观看的投影式1）直观式显示方式：这是直接观看显示面的方式。直观式中有透射型、反射型、透射反射兼用型。第3章液晶显示技术169ppt课件

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173所以透射式液晶是将光源放在显示器之后，显示器调制入射光174ppt课件

1742）投影式显示方式：投影式是将LCD上写入的光学图像放大，投影到投影屏上的方式，也称为液晶光阀（LV）。图像的放大率和亮度可以通过加大投影用光源的光强来提高。将光信息写入LCD的激励方式中有光写入方式、热（激光）写入方式和电写入（矩阵驱动）方式。其中，利用热写入方式还要并用电场效应。第3章液晶显示技术175ppt课件

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177LCOS（LiquidCrystalonSilicon），即硅基液晶，是一种基于反射模式，尺寸非常小的矩阵液晶显示装置。这种矩阵采用CMOS技术在硅芯片上加工制作而成。像素的尺寸大小从7微米到20微米，对于百万像素的分辨率，这个装置通常小于1英寸。有效矩阵的电路在每个像素的电极和公共透明电极间提供电压，这两个电极之间被一薄层液晶分开。像素的电极也是一个反射镜。通过透明电极的入射光被液晶调制光电响应电压将被应用于每个像素电极。反射的像被光学方法同入射光分开从而被投影物镜放大成像到大屏幕上。采用LCOS技术的投影机其光线不是穿过LCD面板，而是采用反射方式来形成图像，光利用效率可达40%。与其他投影技术相比，LCOS技术最大的优点是分辨率高，采用该技术的投影机产品在亮度和价格方面也将有一定优势。178ppt课件

178179ppt课件

179a．光写入方式：基本的工作部分截面如图3.9所示，形成液晶和光导电体双层结构，电压通过透明电极均匀施加。光照部分因光导电层的电阻下降而将电压施加到液晶层，产生电光效应。图3.9光写入方式液晶光阀的结构在实用的布局中做到，将高分辨率的小型CRT图像用透镜在光导电层成像，利用电子束轰击荧光面所产生的光点在光导电层做出潜像，对液晶施加的电压进行空间调制，在液晶层形成图像。对该液晶层照射投影用的强光，将图像放大投影到投影屏上。可以放大投影到200～450英寸的投影屏上，一般是高光束的，而且光功率很大。第3章液晶显示技术180ppt课件

180181ppt课件

181b．热（激光）写入方式:这种方式的显示工作是由相变而来的，所利用的就是光学变化。这种方式的例子有向列、胆甾混合液晶和层列液晶。若将这些液晶加热到相变温度以上，然后急剧冷却，那么该部分由透明组织变成排列紊乱的不透明组织。因此，利用红外激光束的偏转，在LCD面板上进行扫描，就可在LCD上写入高分辨率的图像。写入的图像可用照射光源和光学系统进行放大投影，这种方式一般都有存储功能。在层列液晶中有两种常温下的层列相用于显示，即透明以及各向同性相紊乱排列的不透明组织。写入所用的是数毫瓦到500mW的半导体激光器，擦除是通过对液晶层施加高电场（数十千伏/厘米）或在向列相温度以上的冷却中施加低电场而进行。第3章液晶显示技术182ppt课件

182c．电写入（矩阵驱动）方式：电写入方式中有简单矩阵型和有源矩阵型。前者有STN模式、胆甾类液晶的相变模式等被开发。实际应用的是后者，其中有非晶硅薄膜晶体管（a-SiTFT）驱动LCD、多晶硅薄膜晶体管（P-SiTFT）驱动LCD、单晶硅MOS晶体管（LCOS）驱动LCD。液晶主要采用TN模式，也有试用高分子分散型液晶的实例。在有源矩阵型中最常用的是下述的TFT-LCD型投影液晶面板。第3章液晶显示技术183ppt课件

183d．TFT-LCD型：在直观式LCD中实现大型化很困难。实现40英寸以上的大型画面最适当的方式是在投影屏上投影的显示方式。娱乐方面的电视显示、办公自动化（OA）或会议室、会场的计算机图像显示都使用显示性能优异的TFT-LCD有源矩阵型。TFT-LCD的尺寸为0.8～5英寸（画面对角线长），其尺寸取决于光学系统、分辨率、热设计、成本。投影显示装置与金属卤化物灯等的光源亮度也有关，但投影屏尺寸已达200英寸左右（对角线长度），重要的是显示的高亮度和低功耗。第3章液晶显示技术184ppt课件

184利用TFT-LCD的彩色投影显示有以下几种方式：一是使用一个彩色LCD的单板式；二是将一个黑白型LCD和三原色双色镜组合起来的单板式；三是将3个黑白型LCD和双色滤光片或棱镜式三基色分离光学系统组合起来的三板式（参见图3.10）等。图3.10TFT-LCD投影装置的结构投影方式中有从屏前面投影的前面投影方式和从屏后面投影的背面投影方式。背面投影方式在屏前的侧表面上做了减轻外光反射的处理，因此即使在比较亮的场所使用也对对比度影响不大，这是其优点。为了在某视角范围内提高显示图像的亮度，一般对投影屏进行精加工，以获得2～3倍的增益。视角虽变窄，但亮度得到了提高，并从结构上加以改进，以防止外光反射与对比度的下降。第3章液晶显示技术185ppt课件

1853.2.3液晶显示器的分类根据液晶驱动方式分类，可将目前LCD产品分为扭曲向列（TN）型、超扭曲向列（STN）型及薄膜晶体管（TFT）型3大类。1）扭曲向列型（TN型）扭曲向列（TN）型液晶显示器的基本构造为上下两片导电玻璃基板，其间注入向列型的液晶，上下基板外侧各加上一片偏光板，另外在导电膜上涂布一层、摩擦后具有极细沟纹的配向膜。由于液晶分子拥有液体的流动特性，很容易顺着沟纹方向排列，当液晶填入上下基板沟纹方向，以90°垂直配置的内部，接近基板沟纹的束缚力较大，液晶分子会沿着上下基板沟纹方向排列，中间部分的液晶分子束缚力较小，会形成扭转排列，因为使用的液晶是向列型的液晶，且液晶分子扭转90°，故称为TN型。以应用产品数量来看，近10亿台LCD应用产品中，TN型产品占7成左右，STN型占2.5成，TFT型仅占0.5成；若以产值来看，因TFT产品价格高，产值占LCD七成左右。第3章液晶显示技术186ppt课件

186若不施加电压，则进入液晶组件的光会随着液晶分子扭转方向前进，因上下两片偏光板和配向膜同向，故光可通过形成亮的状态；相反地，若施加电压时，液晶分子朝施加电场方式排列，垂直于配向膜配列，则光无法通过第二片偏光板，形成暗的状态，以此种亮暗交替的方式可作为显示用途。第3章液晶显示技术187ppt课件

1872）超扭曲向列型（STN型）TN型液晶显示器在早期电子表上使用较多，但其最大缺点为光应答速度较慢，容易形成残影，因此后期发展出超扭曲向列（STN）型液晶显示器。STN显示组件，其基本工作原理和TN型大致相同，不同的是液晶分子的配向处理和扭曲角度。STN显示组件必须预做配向处理，使液晶分子与基板表面的初期倾斜角增加，此外，STN显示组件所使用的液晶中加入微量胆石醇液晶使向列型液晶可以旋转角度为80°～270°，为TN的2～3倍，故称为STN型，TN与STN的比较见表3.2及图3.11。第3章液晶显示技术188ppt课件

188光电显示技术区分项目TNSTN扭曲角90°180°～270°倾斜角1°～2°4°～7°厚度5～10μm3～8μm间隙误差±0.5μm±0.1μm表3.2TN与STN型组件的比较图3.11STN与TN型液晶分子的扭曲状态189ppt课件

1893）薄膜晶体管型薄膜晶体管（TFT）型液晶显示器采用了两夹层间填充液晶分子的设计。只不过是把左边夹层的电极改为了场效应晶体管，而右边夹层的电极改为了共通电极。在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式。光源照射时先通过右偏振片向左透出，借助液晶分子来传导光线。由于左右夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。相对而言，TN就没有这个特性，液晶分子一旦没有被施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶和TN液晶显示原理的最大不同。第3章液晶显示技术190ppt课件

190表3.33种主要类型LCD产品的比较项目TNSTNTFT驱动方式单纯矩阵驱动的扭曲向列型单纯矩阵驱动的超扭曲向列型主动矩阵驱动视角大小（可观赏角度）小（视角+30°/观赏角度60°）中等（视角+40°）大（视角+70°）画面对比最小（画面对比在20:1）中等最大（画面对比在150︰1）反应速度最慢（无法显示动画）中等（150ms）最快（40ms）显示品质最差（无法显示较多像素，分辨率较差）中等最佳颜色单色或黑色单色及彩色彩色价格最便宜中等最贵（约STN3倍）适合产品电子表、电子计算机、各种汽车、电器产品的数字显示器移动电话、PDA、电子辞典、掌上型电脑、低档显示器笔记本/掌上型电脑、PC显示器、背投电视、汽车导航系统第3章液晶显示技术191ppt课件

1913.2.4液晶显示器件的驱动LCD驱动方式有静态、动态（多路或简单矩阵）、有源矩阵方式以及光束扫描4种方式。其中，驱动方式也可分为刷新方式和存储方式。前者是用小于人眼暂留像时间的帧周期一个接一个地转换图像信息，以进行显示；而后者则利用LCD所具有的存储作用，以一次性的帧扫描，即可进行静态图像显示。第3章液晶显示技术192ppt课件

1921）静态驱动图3.12LCD的驱动电路是被称为异或门（ExclusiveOR）的CMOS集成电路。将脉冲占空比为0.5的方波电压施加于LCD组件C电极和门电路一侧输入端，门电路的输出施加于S电极。门电路的输出随着施加于门电路另一侧输入端的控制信号而变化。施加于液晶的电压在导通期间为±（VDD－VSS）的交流电压，而断开期间则为0V。第3章液晶显示技术193ppt课件

193异或门（英语：Exclusive-ORgate，简称XORgate，又称EORgate、ExORgate）是数字逻辑中实现逻辑异或的逻辑门，有2个输入端、1个输出端。若两个输入的电平相异，则输出为高电平1；若两个输入的电平相同，则输出为低电平0。AB输出Y000011101110194ppt课件

194LCD是双向性的。由于一般响应于电压的有效值，在导通期间LCD的脉冲占空比为1。即在导通期间液晶处于正常激励状态，这就是静态驱动。相对于这种静态驱动，还有在导通期间以间歇式（时分多路等）施加电压的简单矩阵驱动或有源矩阵驱动。在有源矩阵驱动中，虽然外部施加电压为间歇式的，但液晶则被正常激励。第3章液晶显示技术195ppt课件

1952）简单矩阵驱动在静态驱动中，任意文字和图形、图像的显示都要增加必要数目的驱动电路，在成本上不太现实。简单矩阵驱动方式如图3.13所示，是由m+n个至少一侧为透明的条状行电极和列电极组成，将m×n个交点构成的像素以m+n个电路实施驱动。因为在一个电极上有多个像素相连接，所以施加电压就成为时间分割脉冲，即各像素承受一定周期的间歇式电压激励。一般以30Hz以上的帧频对行电极进行逐行扫描（一次一行），对列电极同步施加亮和不亮的信号。将这种驱动方式叫做多路（时间分割）驱动，也叫做无源矩阵驱动。第3章液晶显示技术196ppt课件

196197ppt课件

197198ppt课件

198光电显示技术图3.13简单矩阵驱动驱动波形中，设扫描电极数为n，那么使对比度最大的条件就是设定峰值，使a等于根号n。以上是将电极一个一个扫描的方式。除此之外，还有被称为“有源寻址（activeaddressing）”和“多行寻址（Multi-LineAddressing）”的方式。这是对多个或全部行电极同时施加互有垂直函数关系的波形电压，而对列电极施加把垂直函数和显示信息信号运算的电压，以实施驱动的方式。这种方式对提高高速响应的STN模式液晶的对比度非常有效。199ppt课件

199200ppt课件

200201ppt课件

201分割矩阵202ppt课件

202203ppt课件

203204ppt课件

2043)有源矩阵驱动有源矩阵驱动也叫做开关矩阵驱动。这是一种在显示面板的各像素设置开关组件和信号存储电容，以实现驱动的方式，其目的是提高显示性能。这种方式能够获得优异的显示性能，因而，作为直观式或投影式，广泛用于个人计算机等OA设备及电视等视频机。有源矩阵型LCD的结构，以TFT阵列方式为例。a-SiTFT阵列是精密加工技术成形的，即利用甲硅烷的辉光放电分解法在玻璃基板上形成a-Si半导体有源层；利用绝缘膜以及金属层进行和半导体集成电路一样的光刻。第3章液晶显示技术205ppt课件

205有源矩阵206ppt课件

206图3.14TFTLCD的等效电路与工作图3.14表示了以TFT为开关组件时的工作原理。利用一次一行方式依次扫描栅极，将一个栅极线上所有TFT一下子处于导通状态，从取样保持电路，通过漏极总线将信号提供给各信号存储电容。各像素的液晶被存储的信号激励至下一个帧扫描时为止。第3章液晶显示技术207ppt课件

207208ppt课件

208209ppt课件

209TFT-LCD有以下特点：（1）从原理上没有像简单矩阵那样的扫描电极数的限制，可以实现多像素化。（2）可以控制交调失真，对比度高。（3）由于液晶激励时间可以很长，亮度高，响应时间也很快。（4）由于在透明玻璃基板上利用溅射、化学气相沉积（chemicalvapordeposition，CVD）等方法成膜，可以实现大型化和彩色化。（5）可以同时在显示区域外部形成驱动电路，由于接口数骤减，有利于实现高可靠性和低成本。第3章液晶显示技术210ppt课件

2104)光束扫描驱动在投影式显示方式中提到的光写入方式、热（激光）写入方式就是光束扫描驱动方式。这种工作方式的特点是，在面板上并没有被分割的像素电极，光束点相当于一个像素，通过光束的扫描以形成像素。第3章液晶显示技术211ppt课件

2113.3液晶显示器的技术参数、特点及发展3.3.1液晶显示器的技术参数技术参数是衡量显示器性能高低的重要标准，由于各种显示方式的原理不同，液晶显示器的技术参数也大不一样。第3章液晶显示技术1.可视面积液晶显示器所标示的可视面积尺寸就是实际可以使用的屏幕对角线尺寸。一个15.1英寸的液晶显示器约等于17英寸CRT屏幕的可视范围。2.点距液晶显示器的点距是指在水平方向或垂直方向上的有效观察尺寸与相应方向上的像素之比，点距越小显示效果就越好。现在市售产品的点距一般有点28（0.28mm）、点26（0.26mm）、点25（0.25mm）3种。例如，一般14英寸LCD的可视面积为285.7mm×214.3mm，它的最大分辨率为1024×768，那么点距就等于可视宽度/水平像素（或者可视高度/垂直像素），即285.7mm/1024=0.279mm（或者是214.3mm/768=0.279mm）。212ppt课件

2123.可视角度液晶显示器的可视角度左右对称，而上下则不一定对称。由于每个人的视力不同，因此以对比度为准，在最大可视角时所测得的对比度越大越好。当背光源的入射光通过偏光板、液晶及取向膜后，输出光便具备了特定的方向特性，也就是说，大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。4.亮度液晶显示器的最大亮度，通常由冷阴极射线管（背光源）来决定，亮度值一般都在200～250cd/m2之间。液晶显示器的亮度若略低，会觉得发暗，而稍亮一些，就会好很多。虽然技术上可以达到更高亮度，但是这并不代表亮度值越高越好，因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。第3章液晶显示技术213ppt课件

2135.响应时间响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即像素由暗转亮或亮转暗的速度，此值越小越好。如果响应时间太长，就有可能使液晶显示器在显示动态图像时有尾影拖曳的感觉。这是液晶显示器的弱项之一，但随着技术的发展而有所改善。一般将反应速率分为两个部分，即上升沿时间和下降沿时间，表示时以两者之和为准，一般以20ms左右为佳。6.色彩度色彩度是LCD的重要指标。LCD面板上是由1024×768个像素点组成显像的，每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝（R、G、B）3种基本色来控制。大部分厂商生产出来的液晶显示器，每个基本色（R、G、B）达到6位，即64种表现度，那么每个独立的像素就有64×64×64=262144种色彩。也有不少厂商使用了所谓的帧率控制（FrameRateControl，FRC）技术以仿真的方式来表现出全彩的画面，也就是每个基本色（R、G、B）能达到8位，即256种表现度，那么每个独立的像素就有高达256×256×256=16777216种色彩。第3章液晶显示技术214ppt课件

2147.对比度对比度是最大亮度值（全白）与最小亮度值（全黑）的比值。CRT显示器的对比度通常高达500︰1，以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对LCD来说就不是很容易了，由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速的开关动作，因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全黑画面，液晶模块必须完全把来自背光源的光完全阻挡，但在物理特性上，这些组件无法完全达到这样的要求，总是会有一些漏光发生。一般来说，人眼可以接受的对比值约为250︰1。8.分辨率TFT液晶显示器分辨率通常用一个乘积来表示，例如800×600、1024×768、1280×1024等，它们分别表示水平方向的像素点数与垂直方向的像素点数，而像素是组成图像的基本单位，也就是说，像素越高，图像就越细腻、越精美。9.外观液晶显示器具有纤巧的机身，显示板的厚度通常在6.5～8cm之间。充满时代感的造型，配以黑色或者标准的纯白色，让人看起来相当舒适。现在一些液晶显示器还可以挂在墙上,充分显示了其轻便性。第3章液晶显示技术215ppt课件

2153.3.2液晶显示器的特点1.低压微功耗2.平板型结构3.被动显示型4.显示信息量大5.易于彩色化6.无电磁辐射7.长寿命第3章液晶显示技术216ppt课件

2163.3.3液晶显示技术的发展史1.动态散射模式1968年6月，RCA公司向世界首次公布了LCD的诞生，后，Heilmeier等人对工作区在83～100℃的，一种称为APAPA的液晶进行研究，并公布了有关液晶最初的电气光学效应中动态散射模式（DynamicScatteringMode，DSM）的内容。在提出动态散射模式的同时，也给出了文字显示的实例。初期的液晶钟表、计算器等在这一时期开始流行。第3章液晶显示技术217ppt课件

2172.宾主模式液晶显示也经历了从黑白显示向彩色显示的过渡时期。1974年有人发表了关于相变型G-H模式的研究报告，这是一种不需要偏振片的显示方式。从1975年左右开始，曾进行过以数字的显示或车载使用为目的开发。但因是单色显示而使其应用受限，所以当彩色滤光片方式出现时，这种研究就被放弃了。3.扭曲向列模式瑞士的Schadt等人于1971年首次公开了现在最为普遍的工作模式——扭曲向列模式。几乎与此同时开发的TN模式液晶显示器件，则是采用低电压、低功耗的CMOS集成电路作驱动器，首先应用在钟表、计算器和其它分段型数字显示器上。液晶的历史也是显示容量随着信息社会的发展而增加的历史。LCD从分段型发展到简单矩阵型，后又发展到小规模文字显示或图形显示。20世纪80年代，随着半导体存储器的开发，在文字处理机中开始采用显示1～4行的LCD。此后不断努力以求继续增加行数和显示容量。然而，文字处理机和个人计算机至少需要20行显示，TN模式不能用于大容量显示。第3章液晶显示技术218ppt课件

2184.超扭曲向列模式1984年瑞士的Scheffer发表了有关扭曲角为270°的超双折射效应（SupertwistedBirefringentEffect，SBE）的研究成果。超扭曲向列模式，从广义上说也包含SBE模式，1985年日本将其实现了产品化，采用了多扫描线选址（MultiLineAddressing，MLA）驱动方式。5.双折射控制模式双折射控制（ElectricallyControlledBirefringence，ECB）模式是指通过电场改变液晶的分子排列，以改变透射率的方式。除了有垂直取向（DeformationofVerticalAlignedPhases，DAP）的LCD，还有其它取向方式。其特点是可以将显示容量变大，但因其视角小，一般用于投影式。此后，有人提出了利用光学方法解决视角小问题的方案，推出了简单矩阵型彩色LCD。还有一种叫做“π”盒的方式，从广义上说它属于双折射控制模式。因其响应性好，应用于黑白阴极射线管的彩色显示和立体显示。通过对其赋予灰度特性，并通过光学补偿以改进其视角特性，将其发展成为光学自补偿弯曲（OpticallyCompensatedBend，OCB）模式，并探索应用于TFT-LCD中。第3章液晶显示技术219ppt课件

2196.高分子分散液晶高分子分散液晶,是利用液晶与高分子聚合物的光散射现象的液晶。它是应需要提高亮度的反射型要求而开发的，不需要偏振片。7.存储功能突出的相变模式具有存储功能的相变（PC）模式液晶比较适用于功耗低、电池驱动的便携式终端。美国肯特州州立大学开发的有存储功能、比较亮、简单矩阵驱动的反射型高分子稳定胆甾LCD，引起了人们的关注。8.高速响应性突出的铁电液晶1980年Clark等人发表论文指出，表面稳定铁电液晶在电场与自发极化的作用下产生液晶响应，其响应速度在几十微秒以内。这引起了人们的关注。反铁电相液晶具有自己修复取向破损的功能，人们也一直关注其在TFT-LCD上的应用。第3章液晶显示技术220ppt课件

2209.液晶技术的新进展（1）采用TFT型Active素子进行驱动为了创造更优质画面构造，新技术采用在每一个液晶像素上加装上Active素子来进行点对点控制。（2）利用色滤光镜制作工艺创造色彩斑斓的画面在色滤光镜本体还没被制作成型以前，就先把构成其主体的材料加以染色，之后再加以灌膜制造。这种类型的LCD，无论在分辨率、色彩特性还是使用的寿命来说，都有着非常优异的表现。从而使LCD能在高分辨率环境下创造色彩斑斓的画面。第3章液晶显示技术221ppt课件

221（3）低反射液晶显示技术在液晶显示屏的最外层施以反射防止涂装技术，液晶显示屏所发出的光泽感、液晶显示屏幕本身的透光率、液晶显示屏的分辨率、防止反射等这四个方面都达到了更好的改善。（4）先进的“连续料界结晶硅”液晶显示技术采用“连续料界结晶硅”技术制造的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示方式，具有比旧式LCD屏快600倍的像素反应速度，减少画面出现的延迟现象。（5）超宽视角技术主要有平面控制模式宽视角技术和ASV广视角技术。IPS技术是在液晶分子长轴取向上做文章，让观察者任何时候都只能看到液晶分子的短轴，因此在各个角度上观看的画面都不会有太大差别，这样就比较完美地改善了液晶显示器的视角。夏普公司的ASV技术主要通过缩小液晶面板上颗粒之间的间距、增大液晶颗粒上光圈，并整体调整液晶颗粒的排布来降低液晶电视的反射，增加亮度、可视角和对比度。应用最新超宽视角技术的LCD显示屏亮度可达700cd/m2，对比度1200︰l，平均灰阶响应速度6ms，视角176°。第3章液晶显示技术222ppt课件

222（6）超黑晶技术超黑晶技术通过在屏幕表面加入数层带有特殊化学涂层的光学薄膜物质来进行处理对外光线。一方面折射成不同的比例，使反射的光线得以改变方向并互相抵消；另一方面能最大限度地吸收外来光线，改变光线传播的波长和反射。经过这样的处理后，就能最大限度地减少外来光线在屏幕造成的反射，把在屏幕上产生的反光度和反光面积降低至最低程度，令液晶显示器能在恶劣的光线环境下使用，即使在户外依然能显示出亮丽细致的画质效果。（7）超高开口率技术超高开口率是用特殊树脂作为总布线和出入口布线的层与层之间绝缘膜，并将像素领域进行扩大。（8）反光低反射技术防眩光低反射技术技术原理与超黑晶技术原理相似，通过液晶表面加上特殊的化学涂层，使外界光线在屏幕上的反射发生变化，从而使背光源的光线能更好地透过液晶层，使亮度更高、反射更低。第3章液晶显示技术223ppt课件

223习题三1.简述液晶的种类与特点。用什么方法判断液晶的纯度？2.液晶材料的物理性质与显示技术之间存在何种关系？3.什么是液晶的热光效应？简述液晶热像显示原理。4.液晶显示器有哪些驱动方法？5.液晶显示器有哪些特点？第3章液晶显示技术224ppt课件

224第4章发光二极管(LED)显示技术4.1发光二极管基本知识4.2发光二极管显示器件4.3有机发光二极管（OLED）显示技术习题四现代显示技术225ppt课件

2254.1发光二极管基本知识4.1.1半导体光源的物理基础LED（LightEmittingDiode）发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，电子占主导地位。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。第4章发光二极管(LED)显示技术226ppt课件

226图4.1半导体光源的物理基础光电显示技术图4.2半导体LED的构造图227ppt课件

227晶片的发光颜色取决于波长，常见可见光的分类大致为：暗红色（700nm）、深红色（640-660nm）、桔红色（615-635nm）、琥珀色（600-610nm）、黄色（580---595nm）、黄绿色（565-575nm）、纯绿色（500-540nm）、蓝色（435-490nm）、紫色(380-430nm)。白光和粉红光是一种光的混合效果。最常见的是由蓝光+黄色荧光粉和蓝光+红色荧光粉混合而成。晶片的作用：晶片是Lamp的主要组成物料，是发光的半导体材料。晶片的组成：晶片是采用磷化镓（GaP）、镓铝砷（GaAlAs）或砷化镓（GaAs）、氮化镓GaN）等材料组成，其内部结构具有单向导电性。第4章发光二极管(LED)显示技术228ppt课件

228品质优良的LED要求向外辐射的光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高。事实上，LED向外发光仅是内部发光的一部分，总的发光效率应为，式中向为p、n结区少子注入效率，为在势垒区少子与多子复合效率，为外部出光（光取出效率）效率。由于LED材料折射率很高。当芯片发出光在晶体材料与空气界面时（无环氧封装）若垂直入射，被空气反射，反射率为，反射出的占32%，鉴于晶体本身对光有相当一部分的吸收，于是大大降低了外部出光效率。第4章发光二极管(LED)显示技术229ppt课件

229为了进一步提高外部出光效率可采取以下措施：①用折射率较高的透明材料（环氧树脂n=1.55并不理想）覆盖在芯片表面；②把芯片晶体表面加工成半球形。第4章发光二极管(LED)显示技术230ppt课件

2304.1.2发光二极管的结构发光二极管是指当在其整流方向施加电压（称为顺方向）时，有电流注入，电子与空穴符合，其一部分能量变换为光并发射的二极管。这种LED由半导体制成，属于固体元件，工作状态稳定、可靠性高，其连续通电时间（寿命）可达105h以上。LED的发光来源于电子与空穴发生复合时放出的能量。作为LED用材料，一是要求电子与空穴的输运效率要高；二是要求电子与空穴复合时放出的能量应与所需要的发光波长相对应，一般多采用化合物半导体单晶材料。第4章发光二极管(LED)显示技术231ppt课件

2314.1.3发光二极管的驱动驱动电路是LED(发光二极管)产品的重要组成部分，其技术成熟度正随着LED市场的扩张而逐步增强。无论在照明、背光源还是显示板领域，驱动电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。作为LCD（液晶显示器）的背光源，LED在便携产品中的地位不可动摇，即便是在大尺寸LCD的背光源当中，LED也开始挑战CCFL(冷阴极荧光灯)的主流地位；而在照明领域，LED作为半导体照明最关键的部件，更是因为它节能、环保、长寿命、免维护等优点而受到市场的追捧。第4章发光二极管(LED)显示技术232ppt课件

232直流驱动是最简单的驱动方式。当前很多厂家生产的LED灯类产品都采用这种驱动方式，即采用阻、容降压，然后加上一个稳压二极管，向LED供电，如图4.3（a）所示。由于LED器件的正向特性比较陡，以及器件的分散性，使得在电压和限流电阻相同的情况下，各器件的正向电流并不相同，从而引起发光强度的差异。以白光LED为例，白光LED需要大约3.6V的供电电压才能实现合适的亮度控制。第4章发光二极管(LED)显示技术233ppt课件

233234ppt课件

234大多数便携式电子产品都采用锂离子电池作电源，它们在充满电之后约为4.2V，安全放完电后约为2.8V，显然白光LED不能由电池直接驱动。如果能够对LED的正向电流直接进行恒流驱动的话，只要恒流值相同，各LED的发光强度就比较相近。考虑到晶体管的输出特性具有恒流的性质，所以可以用晶体管来驱动LED，如图4.3（b）所示。第4章发光二极管(LED)显示技术235ppt课件

235236ppt课件

236此外，利用人眼的视觉暂留特性，采用反复通断电的方式使LED器件点燃的方法就是脉冲驱动法，如图4.3（c）所示。脉宽调制（Pulse-WidthModulation，PWM）技术是一种传统的调光方式，它利用简单的数字脉冲，反复开关LED驱动器，系统只需要提供宽窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节LED的亮度。该技术的优点在于：能够提供高质量的白光、应用简单、效率高。但有一个致命的缺点是容易产生电磁干扰，有时甚至会产生人耳能听见的噪声。第4章发光二极管(LED)显示技术237ppt课件

237光电显示技术图4.3LED的3种不同驱动方式238ppt课件

2384.1.4发光二极管的特点及应用1.LED的主要特点：(1)LED为非相干光，光谱较宽，发散角大；(2)LED的发光颜色非常丰富；红色：GaP:ZnO或GaAsP材料橙色、黄色：GaAsP材料蓝色：GaN材料通过红、绿、蓝三原色的组合，可以实现全色化。(3)LED的辉度高，即使在日光下，也能视认；(4)LED的单元体积小；(5)寿命长，基本上不需要维修。第4章发光二极管(LED)显示技术239ppt课件

239LED的其他特点：机械强度大，耐振动和耐冲击能力；使用低压电源，供电电压在6-24V之间，特别适用于公共场所；功耗低，易于实现低压驱动；体积小，重量轻，适用性强；寿命长达10万小时，响应时间为纳秒级；无有害金属汞，对环境无污染；改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光；LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由300~500只二极管构成。第4章发光二极管(LED)显示技术240ppt课件

2402.LED的主要应用:LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，早期开发的为普通型LED，是中、低亮度的红、橙、黄、绿LED已获广泛使用。近期开发的为新型LED，是指蓝光LED和高亮度、超高亮度LED。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成在面积显示屏幕，使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。第4章发光二极管(LED)显示技术241ppt课件

241指示灯：LED正在成为指示灯的主要光源数字显示用显示器：点矩阵型和字段型两种方式平面显示器：可进行电视画面显示光源：电视机、空调等的遥控器的光源干涉仪的光源低速率、短距离光纤通信系统的光源。第4章发光二极管(LED)显示技术242ppt课件

2424.2发光二极管显示器件4.2.1LED显示器件的显示原理LED显示屏是通过一定的控制方式，用于显示文字、文本、图像、图形和行情等各种信息以及电视、录像信号并由LED器件阵列组成的显示屏幕。LED显示屏按使用环境分为室内屏和室外屏，室内屏基本发光点按采用的LED单点直径有Ф3、Ф3.75、Ф5、Ф8和Ф10等几种规格，室外屏按采用的像素直径有Ф19、Ф22、Ф26等规格。第4章发光二极管(LED)显示技术243ppt课件

243LED显示屏按显色分为单基色屏（含伪色彩屏，几在不通的区域安装不同颜色）屏；按灰度级又可分为16、32、64、128、256级灰度屏等。LED显示屏按显示性能分为文本屏、图文屏、计算机视频屏、电视视频LED显示屏和行情LED显示屏等，行情LED显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的LED显示屏。第4章发光二极管(LED)显示技术244ppt课件

244图4.3LED显示系统原理图典型的LED显示系统一般由信号控制系统、扫描和驱动电路以及LED阵列组成,如图4.3所示。信号控制系统可以是嵌入式LED显示屏的单片机系统、独立的微机系统、传呼接收与控制系统等。其任务是生成或接收LED显示所需要的数字信号，并控制整个LED显示系统的各个不同部件按一定的分工和时序协调工作。第4章发光二极管(LED)显示技术245ppt课件

245行扫描电路主要由译码器组成，用于循环选通LED阵列行。列驱动电路多分为三级管阵列，给LED提供大电流。移位寄存器/锁存器由传入并出寄存器和锁存器（或带所存功能的移位寄存器）构成。待显示数据就绪后，控制系统首先将第一行数据打入移位寄存器并锁存，然后由行扫描电路选通LED阵列的第一行，持续一定时间后，在用同样方法显示后续行，直至完成一帧显示，如此循环往复。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术246ppt课件

246根据人眼视觉暂留时间，屏幕刷新速率每秒25帧以上就没有闪烁感。当LED显示屏面积很大时以提高视觉效果，可以分区并行显示。在高速动态显示时，LED的发光亮度与扫描周期内的发光时间成正比，所以，通过调制LED的发光时间与扫描周期的比值（几占空比）可实现灰度显示，不同基色LED灰度组合后便调配出多种色彩。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术247ppt课件

2474.2.2LED显示器件的扫描驱动电路LED显示器件扫描驱动电路实现对显示屏所要显示的信息内容的接收、转换及处理功能。一般地说，显示屏的控制系统包括了输入接口电路、信号的控制、转换和数字化处理电路、输出接口电路等，涉及的具体技术很多。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术248ppt课件

2481.串行传输与并行传输。LED显示屏上数据的传输方式主要有串行和并行两种，目前广为采用的主要为串行控制技术。这种控制方式的显示屏的每一个单元内部的不同驱动电路、各级联单元之间每个时钟仅传送一个位(具体实现时每种颜色各一位)的数据。采用这种方式，可采用的驱动IC种类较多，不同显示单元之间的联线较少，可减少显示单元上的数据传输驱动元件，从而提高整个系统的可靠性和具体工程实现的容易程度。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术249ppt课件

2492.动态扫描与静态锁存。从系统控制实现显示信息的刷新原理有动态扫描技术和静态锁存技术，一般室内显示屏多采用动态扫描技术，若干行发光二极管共用一行驱动寄存器，根据共用一行驱动寄存器的发光二极管像素数目，具体有1/4、1/16扫描等。室外显示屏基本上采用的是静态锁存技术，即每一个发光二极管都对应有一个驱动寄存器。相对于扫描而言，静态锁存控制的驱动寄存器无需时分工作，从而保证了每一个发光二极管的亮度占空比为100%。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术250ppt课件

2503.Υ校正技术(GAMMACORRECTION)。由于LED显示屏本身不具有CRT的T特性，因此，在全彩色显示屏的控制技术上，通常对输入的视频信号进行Υ校正处理。所谓Υ校正就是对色度曲线的选择，色度曲线的不同对图像颜色、亮度、对比及色度有极大影响。在不同情况下适度调整色度曲线可以达到最佳质量画面。Υ校正一般有模拟校正和数字校正两种处理方法。目前有些厂家在全彩屏的每一控制板内都嵌入了Υ校正功能，可以灵活选择所要的色度，其曲线数值在控制板上存储，且对红、绿、蓝每色的曲线数值分别单独存储。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术251ppt课件

2514.输入接口技术。目前在信号输入接口上可以满足全数字化信号输入、模拟信号输入、全数字化信号和模拟信号二者兼容的输入以及高清晰度电视信号输入等多种方式。全数字化信号输入方式接受外部全数字化输入信号，在使用多媒体卡的显示屏系统中，控制系统的输入接口即为全数字化信号输入方式。多媒体卡将视频模拟信号及计算机自身的信号转换成符合控制系统输入要求的数字信号，这种形式显示计算机信息时效果很好。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术252ppt课件

252在显示视频图像时，如果由于计算机本身及软件的性能不好，容易出现图像模糊以及马赛克等现象。模拟信号输入方式只能接受外部模拟输入信号。这种输入方式的显示屏增加了模数转换电路，将视频信号或来自计算机显卡的模拟信号转换为全数字信号后进行处理。在显示视频图像时效果很好，但显示计算机信息有时会出现局部拖尾。全数字化信号和模拟信号二者兼容的输入方式是优势二种输入方式的有机结合，能接受模拟输入信号以及全数字化输入信号，在显示视频图像和计算机信息时均能达到理想的显示效果。在此基础上，增加部分转换电路，将高清晰度电视信号还原成红、绿、蓝三基色数字信号以及外同步信号，可显示高清晰度电视(HDTV)的图像。第4章发光二极管(LED)显示技术253ppt课件

2535.自动检测、远程控制技术LED显示屏构成复杂，特别是室外显示屏，供电、环境亮度、环境温度条件等对显示屏的正常运行都直接影响，在LED显示屏的控制系统中可根据需要对温度、亮度、电源等进行自动检测控制。也可根据需要远程实现对显示屏的亮度调节、色度调节、图像水平和垂直位置的调节、工作方式的转换等等。继灰阶响应时间，动态对比度之后，2008年液晶显示器的焦点技术将转移到色域上，这一点已经是所有业内人士的共识。但是目前市场上可以购买到的广色域产品还非常少，价格也相对较高一些，普通的消费者对于色域还不甚了解。第4章发光二极管(LED)显示技术254ppt课件

254下面介绍各种控制机制●单片机控制单片机控制是LED显示屏控制中的简单的一种方式。待显示信息固化在ROM里或来自传感器等，由单片机读取并控制LED显示。多用于简单固定文字或监控数据显示的条形屏等。这种控制方式简单，灵活，成本低。但是，内容和显示方式的编辑、更改较麻烦，使用不方便。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术255ppt课件

255●微机控制微机控制LED显示屏一般都需要专用的接口电路如LED专用显示卡、LED专用多媒体卡等。此类控制中较多的是VGA同步技术。LED显示屏的VGA同步控制技术是指LED显示屏能够实现跟踪微机CRT窗口上的显示信息，是LED显示屏成为微机的大型显示终端。一般是对显示卡的RGB信号输出进行采样，或直接从VGA卡上的特征插座上取得RGB的数字信号，处理后用于驱动LED显示屏电路。这种控制方式充分发挥了丰富强大的微机软件功能，而且具有较强的编辑功能，内容和显示方式的更改、增删简单方法，便于显示数据的保存、管理和打印输出；但是成本较高，每个显示屏都要附带微机系统，对于一些室外、远距离、分散的应用场合，工程施工和日常维护都有诸多不便。第4章发光二极管(LED)显示技术256ppt课件

256●主从控制采用微机（上位机）和单片机（下位机）分布管理和控制LED的显示。上位机负责显示数据处理与显示任务分配，有时还要与其他系统进行通信；下位机作为控制器件，接收并执行来自上位机的任务，指挥控制LED显示屏上各部件协调工作。上位机与下位机一般通过RS232或RS422通信，一台上位机可以管理、控制多个下位机同时显示。第4章发光二极管(LED)显示技术257ppt课件

257红外遥控在LED显示屏控制板（一般为单片机系统）前端加入红外遥控接收器编解码电路，解码电路先将红外接收探头解调后分离出的16位PCM串行码值进行校验，提取有效的8位数据码值，提供给控制板驱动LED显示屏。采用红外遥控可以实现开关屏幕及文字编辑，无需专用计算机或其它外设配置，遥控距离可达十几米。这种控制方式常与其它方式结合使用。第4章发光二极管(LED)显示技术258ppt课件

258通信传输和网络控制根据对信息传输显示的实时性，LED显示屏的传输控制有通信传输和视频传输。通信传输采用标准的RS-232或RS-485计算机数据串行通讯方式，通过串口按一定的通讯协议接收来自计算机串口或其它设备串口的信号，经过处理后按一定的规律传送到显示屏上显示。这种控制方式的显示屏的功能比较单一，适用于简单文字、图形显示，主要是单色及双基色显示屏控制使用，一般情况下直接传输距离可达千米。视频传输方式则是把LED显示屏与多媒体技术结合起来，实现了在LED显示屏上实时显示计算机监视器上的内容，也可播放录像及电视节目，一般用于播放实时信息的显示屏都采用视频控制方式，具体传输是采用成对的专用长线传输接口电路。第4章发光二极管(LED)显示技术259ppt课件

259●GPRS/GSM无线控制利用遍布全国的GPRS/GSM基站，通过GPRS/接收模块远程接收信号并通过单片机处理对各类远端显示屏实施控制。此类技术在城市群显、银行IC卡收费、系统挂失、卡号广播、机动车辆防盗定位报警等方便已有应用。第4章发光二极管(LED)显示技术260ppt课件

2604.2.3LED显示器件的技术指标1.室内屏系列室内屏面积一般在十几平方米以下，点密度较高，在非阳光直射或灯光照明环境下使用，观看距离在几米以外，屏体不具备密封防水能力。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术261ppt课件

261室内全彩色视频屏主要技术参数：基色RGB（全彩色）像素直径（mm）5.008.00像素间距（mm）7.6210.00像素组成1R1G1B2R1G1B虚拟像素单元面板点数（点）32×3232×16单元面板尺寸（mm）245×245320×160单元面板质量（g）1100850物理像素密度（点/m2）1720010000虚拟像素密度（点/m2）1638440000峰值功耗（W/m2）850750平均功耗（W/m2）350320重量（kg/m2）<36<36水平可视角度150°；垂直可视角度150°最高亮度（cd/m2）1700800光电显示技术262ppt课件

262虚拟像素技术（又称LED复用技术或像素分解技术）将一个像素拆分为若干个彼此独立的LED单元。每一LED单元以时分复用的方式再现若干个相邻像素的对应基色信息。　以常用形式为2R+1G+1B的四像素型动态像素为例，将一个像素拆分为四个彼此独立的LED单元。每一LED单元以时分复用的方式再现四个相邻　像素的对应基色信息，一般情况下，各LED相互之间为等间距均匀分布。　　　优点（以四像素型动态像素技术为例）　　　虚拟像素（物理上不存在，但实际上可实现的像素）密度提高到4倍；有效视觉像素密度最大可提高4倍。　　　不足　　　该技术由于采用了LED等间距均匀分布，因此组成每一个像素的LED之间的间距呈现最大离散状态。与LED集中分布方式相比，像素的混色　性能稍差一点；在物理亮度相同的情况下，显示屏的视觉亮度较弱。由于对每一只LED采用了时分复用方式，循环扫描相邻四像素的信息，　因此在显示单笔划的文字时会出现字迹不清现象。虚拟像素技术适用于观看距离大于显示屏物理像素间距P的2048倍。263ppt课件

263室内双基色视频屏主要技术参数：基色RG（红、绿双基色）像素直径（mm）3.755.00像素间距（mm）4.757.62像素组成1R1G1R1G单元面板点数64×32（或80×32）80×32单元面板尺寸（mm）306×153（或382×153）612×245单元面板质量（g）800500像素密度（点/m2）4300017200峰值功耗（W/m2）700350平均功耗（W/m2）300200可视角度150°通信距离（m）100（无中继）光电显示技术264ppt课件

264室内单色屏主要技术参数：基色单色像素直径（mm）3.03.755.00像素间距（mm）4.04.757.62像素组成1R1R1R单元面板点数64×3264×3280×32单元面板尺寸（mm）306×153612×245单元面板质量（g）7009001500像素密度（点/m2）625004300017200峰值功耗（W/m2）500350200平均功耗（W/m2）350200100可视角度150°通信距离（m）100（无中继）光电显示技术265ppt课件

2652.半室外屏系列半室外屏一般使用发光单灯组成发光点，适用于亮度较高又可以防水的环境，如房檐下、橱窗内、光线强烈的大厅等。点间距一般在7.62～10mm；发光颜色一般为单红色或红/绿双基色；控制方式根据使用要求，有异步、同步图文、视频等。第4章发光二极管(LED)显示技术266ppt课件

266半室外屏主要技术参数：基色　单色/双基色像素直径（mm）5.005.00像素间距（mm）7.6210.00像素组成1R1R单元面板点数80×3232×16单元面板尺寸（mm）612×245320×160单元面板质量（g）17001000像素密度（点/m2）1720010000峰值功耗（W/m2）400300平均功耗（W/m2）250200水平可视角度60°～70°；垂直可视角度45°～60°最高亮度（cd/m2）30001800第4章发光二极管(LED)显示技术267ppt课件

267268ppt课件

2683.室外屏系列室外屏面积一般在10m2以上，亮度较高，可以在阳光直射环境使用，观看距离一般在十几米以外，屏体具备密封防水能力。根据控制方式和显示颜色，又可分为以下几种。光电显示技术第4章发光二极管(LED)显示技术269ppt课件

269室外全彩色视频屏主要技术参数：基色RGB（全彩色）像素直径（mm）15.0018.00像素间距（mm）2025像素组成2R1G1B2R1G1B单元面板点数32×1632×16单元面板尺寸（mm）640×320800×400单元面板质量（g）15001000像素密度（点/m2）25001600峰值功耗（W/m2）1000800平均功耗（W/m2）380350重量（kg/m2）<42<40水平可视角度70°；垂直可视角度45°最高亮度（cd/m2）7000800光电显示技术270ppt课件

270室外双基色视频屏主要技术参数：基色RG（双基色）像素间距（mm）11.516.022.0像素组成2R1G2R1G2R4G单元面板点数32×1632×1632×16单元面板尺寸（mm）368×184512×256704×352单元面板质量（g）100015002300像素密度（点/m2）760040962048峰值功耗（W/m2）800600500平均功耗（W/m2）300250150可视角度70°通讯距离（m）100（无中继）第4章发光二极管(LED)显示技术271ppt课件

2714.3有机发光二极管显示技术4.3.1有机发光二极管显示简介有机发光二极管或有机发光显示器（OrganicLightEmittingDiode，OLED）本质上属于电致发光（EL）显示器件。电致发光是在半导体、荧光粉为主体的材料上施加电而发光的一种现象。电致发光可分为本征型电致发光和电荷注入型电致发光两大类。本征型电致发光是把ZnS等类型的荧光粉混入纤维素之类的电介质中，直接或间接地夹在两电极之间，施加电压后使之发光；注入型电致发光的典型器件是发光二极管，在外加电场作用下使P-N结产生电荷注入而发光。第4章发光二极管(LED)显示技术272ppt课件

272273ppt课件

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306有机发光二极管是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件，是自20世纪中期发展起来的一种新型显示器技术，其原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光。与液晶显示器件相比，OLED具有全固态、主动发光、高亮度、高对比度、超薄、低成本、低功耗、快速响应、宽视角、工作温度范围宽、易于柔性显示等诸多优点。第4章发光二极管(LED)显示技术307ppt课件

307OLED器件的结构如图4.5所示，在纳米铟锡金属氧化物（IndiumTinOxides，ITO）玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层金属电极。OLED属于载流子双注入型发光器件，其发光机理为：在外界电压的驱动下，由电极注入的电子与空穴在有机材料中复合而释放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。为增强电子和空穴的注入和传输能力，通常又在ITO和发光层间增加一层有机空穴传输材料或在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层，以提高发光效率。第4章发光二极管(LED)显示技术308ppt课件

308光电显示技术图4.5OLED器件的结构为了形象说明OLED构造，可以做个简单的比喻：每个OLED单元就好比一块汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜。309ppt课件

309发光过程通常由以下5个阶段完成：（1）在外加电场的作用下载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。（2）载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。（3）载流子的复合：电子和空穴复合产生激子。（4）激子的迁移：激子在电场作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态。（5）电致发光：激发态能量通过辐射跃迁，产生光子，释放出能量。第4章发光二极管(LED)显示技术310ppt课件

310每个OLED的显示单元都能受控制地产生3种不同颜色的光。OLED与LCD一样，也有主动式和被动式之分，被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。主动方式下，OLED单元后有一个薄膜晶体管（TFT），发光单元在TFT驱动下点亮；主动式的OLED比较省电，但被动式的OLED显示性能更佳。与LCD比较，会发现OLED优点不少，OLED可以自身发光，而LCD则不发光，所以OLED比LCD亮得多，对比度大，色彩效果好；OLED也没有视角范围的限制，视角一般可达到160°，这样从侧面也不会失真；LCD需要背景灯光点亮，OLED只需要点亮的单元才加电，并且电压较低，所以更加省电；OLED的重量还比LCD轻得多；OLED所需材料很少，制造工艺简单，大量生产时的成本要比LCD节省20%。不过现在OLED最主要的缺点是寿命比LCD短，目前只能达到5000h，而LCD可达10000h。第4章发光二极管(LED)显示技术311ppt课件

3114.3.2有机发光显示器件的分类及特点按照组件所使用的载流子传输层和发光层有机薄膜材料的不同，OLED可分为两种不同的技术类型：一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED，典型的小分子发光材料为Alq（8-羟基喹啉铝）；另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED，简称为PLED，典型的高分子发光材料为PPV（聚苯撑乙烯及其衍生物）。第4章发光二极管(LED)显示技术312ppt课件

312有机小分子OLED的原理是：从阴极注入电子，从阳极注入空穴，被注入的电子和空穴在有机层内传输。第一层的作用是传输空穴和阻挡电子，使得没有与空穴复合的电子不能进入正电极；第二层是电致发光层，被注入的电子和空穴在有机层内传输，并在发光层内复合，从而激发发光层中的分子产生单重态激子，单重态激子辐射跃迁而发光。对于聚合物电致发光过程则解释为：在电场的作用下，将空穴和电子分别注入到共轭高分子的最高占有轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO），于是就会产生正、负极子，极子在聚合物链段上转移，最后复合形成单重态激子，单重态激子辐射跃迁而发光。第4章发光二极管(LED)显示技术313ppt课件

313高分子聚合物OLED可以使用旋转涂覆、光照蚀刻，以及最终的喷墨沉积技术来制造。一旦喷墨沉积和塑料衬底技术得以成熟，PLED显示器件将可以被任意定制来满足各种尺寸的需求。第4章发光二极管(LED)显示技术314ppt课件

314小分子聚合物OLED器件可以使用真空蒸镀技术制造。小的有机分子被装在ITO玻璃衬底上的若干层内。与基于PLED技术的器件相比，SMOLED不仅制造工艺成本更低，可以提供全部262000种颜色的显示能力，而且有很长的工作寿命。小分子聚合物OLED器件与聚合物相比，小分子具有两方面的突出优点：一是分子结构确定，易于合成和纯化；二是小分子化合物大多采用真空蒸镀成膜，易于形成致密而纯净的薄膜。小分子材料可以通过重结晶、色谱柱分离、分区升华等传统手段来进行提纯操作，从而得到高纯的材料。第4章发光二极管(LED)显示技术315ppt课件

315总体来说，小分子材料器件的工艺较为成熟，有望近期进入产业化阶段，但是小分子材料的开发仍在继续，随着材料和工艺两方面的进步，小分子材料的器件性能会进一步提高；而聚合物作为很有前途的一个研究方向，相信在不久的将来会进入产业化的阶段，并且给有机电致发光的发展带来强有力地推进。第4章发光二极管(LED)显示技术316ppt课件

3164.3.2有机发光二极管前沿显示技术有机发光二极管显示技术在显示领域具有光明的应用前景，被看作极富竞争力的未来平板显示技术。十几年来，有机电致发光的研究得到了飞速的发展，如今，无论以有机小分子还是以聚合物为发光材料的电致发光器件，现在都已经达到初步的产业化水平。产业化的发展对OLED技术不断提出新要求，OLED前沿显示技术发展很快。从发光材料和器件结构考虑，OLED最新显示技术主要包括白光OLED、透明OLED、表面发射OLED、多分子发射OLED等；从器件的制备技术角度出发，除了常规真空蒸镀和旋涂制备技术之外，在OLED丝网印刷制备技术、喷墨打印技术上也不断出现新的突破；从应用领域角度考虑，基于柔性OLED、微显示OLED技术的相关研究也开始成为研究的热点。第4章发光二极管(LED)显示技术317ppt课件

317习题四1.简述发光二极管的结构。发光二极管的驱动有几种方式？2.典型LED显示系统有哪几个单元组成？说明各单元作用。3.LED显示器件有哪些控制模式？4.电致发光有几种类型？有机发光显示器件有几种类型？5.新型OLED显示技术有哪些？光电显示技术318ppt课件

3185.1等离子体显示器件工作原理5.1.1等离子体基本知识5.1.2等离子体显示器件的显示原理5.1.3等离子体显示器件的特点5.1.4等离子体显示器件的性能指标5.2等离子体显示器件的驱动与控制5.2.1等离子体显示器件的电路组成5.2.2等离子体显示器件的驱动电路5.2.3等离子体显示器件的产业现状习题五第5章等离子体显示技术319ppt课件

3195.1.1等离子体基本知识1.等离子体概述等离子体（plasma）是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除去固、液、气态外，物质存在的第四态。光电显示技术第5章等离子体显示技术320ppt课件

320等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99％。在自然界里，炽热的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。用人工方法，如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体，如焊工们用高温等离子体焊接金属。第5章等离子体显示技术321ppt课件

321根据等离子体焰温度，可将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体两类。（1）高温等离子体：温度相当于108～109K完全电离的等离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体。（2）低温等离子体，包括热等离子体和冷等离子体。第5章等离子体显示技术1）热等离子体：稠密高压（1大气压以上），温度103～105K，如电弧、高频和燃烧等离子体。2）冷等离子体：电子温度高（103～104K）、气体温度低，如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体等。322ppt课件

322根据等离子体中各种粒子的能量分布情况，又可将等离子体分为等温等离子体和非等温等离子体两类。第5章等离子体显示技术1）等温等离子体：所有的粒子都具有相同的温度，粒子依靠自己的热能作无规则的运动。2）非等温等离子体：又称气体放电等离子体，所有粒子都不具有热运动平衡状态。在组成这种状态的等离子体中，带电粒子要从外电场获得能量，并产生一定数目的碰撞电离来补充放电空间中带电粒子的消失。323ppt课件

323普通气体温度升高时，气体粒子的热运动加剧，使粒子之间发生强烈碰撞，大量原子或分子中的电子被撞掉，当温度高达百万开尔文到1亿开尔文，所有气体原子全部电离。电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等．这种高度电离的、宏观上呈中性的气体叫等离子体。第5章等离子体显示技术324ppt课件

324等离子体和普通气体性质不同，普通气体由分子构成，分子之间相互作用力是短程力，仅当分子碰撞时，分子之间的相互作用力才有明显效果，理论上用分子运动论描述。在等离子体中，带电粒子之间的库仑力是长程力，库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞效果，等离子体中的带电粒子运动时，能引起正电荷或负电荷局部集中，产生电场；电荷定向运动引起电流，产生磁场。电场和磁场要影响其它带电粒子的运动，并伴随着极强的热辐射和热传导；等离子体能被磁场约束作回旋运动等。等离子体的这些特性使它区别于普通气体被称为物质的第4态。第5章等离子体显示技术325ppt课件

325等离子体主要具有以下特征：（1）气体高度电离。在极限情况下，所有中性粒子都被电离了。（2）具有很大的带电粒子浓度，一般为。由于带正电与带负电的粒子浓度接近相等，因此等离子体具有良导体的特征。（3）等离子体具有电振荡的特征。在带电粒子穿过等离子体时，能够产生等离子体激元，等离子体激元的能量是量子化的。（4）等离子体具有加热气体的特征。在高气压收缩等离子体内，气体可被加热到数万度。（5）在稳定情况下，气体放电等离子体中的电场相当弱，并且电子与气体原子进行着频繁的碰撞，因此气体在等离子体中的运动可看作是热运动。第5章等离子体显示技术326ppt课件

326表征等离子体的主要参量第5章等离子体显示技术（1）电子温度Te。在等离子体中，电子碰撞电离是主要的，然而电子碰撞是与电子能量有直接关系的，因此电子温度是等离子体的主要参量，是用来表征电子能量的。（2）电离强度。表征等离子体中发生电离的程度。具体地说，就是一个电子在单位时间内所产生的电离次数。（3）轴向电场强度EL。表征维持等离子体的存在所需要的能量。（4）带电粒子浓度。即等离子体中带正电的和带负电的粒子浓度。（5）杂乱电子流密度。表征在管壁限制的等离子体内，由于双极性扩散所造成的带电粒子消失的数量。327ppt课件

3272.等离子体显示技术等离子体显示板（PlasmaDisplayPanel，PDP）是一种新型显示器件，其主要特点是整体成扁平状，厚度可以在10cm以内，轻而薄，重量只有普通显像管的1/2。由于它是自发光器件，亮度高、视角宽（达160°），可以制成纯平面显示器，无几何失真，不受电磁干扰，图像稳定，寿命长。PDP可以产生亮度均匀、生动逼真的图像。第5章等离子体显示技术328ppt课件

328PDP的主要优点可以概括为：固有的存储性能，高亮度，高对比度，能随机书写与擦除，长寿命，大视角以及配计算机时优秀的相互作用能力。第5章等离子体显示技术329ppt课件

3293.PDP显示屏基本结构PDP由前玻璃板、后玻璃板和铝基板组成。对于具有VGA显示水平的PDP，其前玻璃板上分别有480行扫描和维持透明电极，后玻璃板表面有2556（852×3）行数据电极，这些电极直接与数据驱动电路板相连。根据显示水平的不同，电极数会有变化。PDP显示屏的组成和结构特征如图5.1所示。第5章等离子体显示技术330ppt课件

330光电显示技术第5章等离子体显示技术图5.1PDP显示屏基本结构后层玻璃板结构在后层玻璃板上有寻址电极，其上覆盖一层电介质。红、绿、蓝彩色荧光粉分别排列在不同的寻址电极上，不同荧光粉之间用壁障相间。前玻璃板结构在前玻璃板上，成对地制作有扫描和维持透明电极，其上覆盖一层电介质，MgO保护层覆盖在电介质上。前、后玻璃板拼装，封口，并充入低压气体，在两玻璃板间放电。331ppt课件

3314.PDP应用领域PDP主要应用于办公自动化设备领域，同时在个人计算机领域也有一席之地。PDP已用于销售终端（POS）、银行出纳终端及室外显示屏。新研制成的大容量PDP已经在OA设备中大量采用，而且应用前景看好。PDP工作在全数字化模式，易于制成大屏幕显示，是数字电视（DigitalTV，DTV）、高清晰度电视（HDTV）、计算机工程工作站（ComputerEngineeringWorkStation，CEWS）及多媒体终端（Multimediaterminals，MMT）理想的显示器件。第5章等离子体显示技术332ppt课件

332近20年来，彩色PDP研究取得了较大的进展，众多技术难点从机理上已得到解决。如PDP驱动电压原来很高，驱动电路成本约占整机的75%，而采用寻址显示技术可降低驱动电路的成本。虽然与LCD显示屏相比，PDP的驱动电压仍较高，驱动电路价格贵一些，但显示屏自身制作较为容易。如存储型AC-PDP，除荧光粉涂覆需用光刻工艺外，像素的精细制作大多采用厚膜印刷技术，这与有源矩阵液晶显示屏（ActiveMatrixLCD，AM-LCD）每个像素制作一个薄膜晶体管（TFT）元件相比容易很多，故相对来说成品率较高、成本较低。第5章等离子体显示技术333ppt课件

333LCD显示屏自身的功耗显然比PDP低得多，但为了实现彩色显示的液晶显示器件，需采用荧光灯作背照光源，此时透过彩色滤光膜的光通量仅有百分之几，因此，两种平板显示器的总功耗相差无几。此外，PDP所用的RGB三基色荧光粉具有与彩色CRT三基色荧光粉同样良好的发光特性，这确保了彩色PDP具有颇佳的色纯，加上兼备良好的灰度显示能力，因此，彩色存储型PDP是最佳的实现直视型大屏幕壁挂式彩电的显示器件，同时它也是实现HDTV显示最有发展前途的平板显示器件。第5章等离子体显示技术334ppt课件

334由于集成电路技术的迅速发展，PDP显示器件已达到经久耐用及更高速的水平，并已研制出众多改进型应用产品。PDP的一个主要优点是易于增大屏幕尺寸。PDP不仅可挂于居室和酒吧的墙壁上，而且还有多种应用，如公共信息标牌、会议室演示系统、台式计算机监视器、证劵交易所金融行情显示终端、医疗诊断、直升机模拟显示及公共娱乐场所游戏机等。此种彩色PDP正从54cm（21英寸）起步，迅速增大至面向彩电市场的102cm（40英寸），然后再增大至152cm（60英寸以上）。由此可见，彩色PDP最终将作为HDTV及多媒体显示而形成新兴的产业。第5章等离子体显示技术335ppt课件

3355.1.2等离子体显示器件的显示原理第5章等离子体显示技术等离子体显示板是由几百万个像素单元构成的，每个像素单元中涂有荧光层并充有惰性气体。它主要利用电极加电压、惰性气体游离产生的紫外光激发荧光粉发光制成显示屏。PDP显示屏的每个发光单元工作原理类似于霓虹灯，在外加电压的作用下气体呈离子状态，并且放电，放电电子使荧光层发光，每个灯管加电后就可以发光，显示屏由两层玻璃叠合、密封而成。当上下玻璃板之间的电极施加一定电压，电极触电点火后，电极表面会产生放电现象，使显示单元内的气体游离产生紫外光（ultraviolet，UV），紫外光激发荧光粉产生可见光。一个像素包括红、绿、蓝3个发光单元，三基色原理组合形成256色光。336ppt课件

336等离子体发光单元与荧光灯和显像管的比较如下：荧光灯内充有微量的氩和水银蒸气，它在交流电场的作用下，发生水银放电发出紫外线，从而激发灯管上的荧光粉，使之发出白色的荧光。显像管是由电子枪发射电子射到屏幕荧光体而发光。等离子体发光单元内也涂有荧光粉，单元内的气体在电场的作用下被电离放电使荧光体发光。等离子体彩色显示单元是将一个像素单元分割为3个小的单元，并在单元内分别涂上红、绿、蓝3色荧光粉，每一组所发的光就是红、绿、蓝3色光合成的效果。第5章等离子体显示技术337ppt课件

3371.PDP像素放电、发光单元结构PDP像素放电、发光单元结构如图5.2所示。电极加电压，正负极间激发放出电子，电子轰击惰性气体，发出真空紫外线；真空紫外线射在荧光粉上，使荧光粉发光，进而实现PDP发光。第5章等离子体显示技术338ppt课件

338光电显示技术图5.2PDP像素放电、发光单元结构339ppt课件

3392.PDP显示器件的显示原理等离子体显示板的像素实际上类似于微小的氖灯管，它的基本结构是在两片玻璃之间设有一排一排的点阵式的驱动电极，其间充满惰性气体。像素单元位于水平和垂直电极的交叉点，要使像素单元发光，可在两个电极之间加上足以使气体电离的电压。颜色是单元内的磷化合物（荧光粉）发出的光产生的，通常等离子体发出的紫外光是不可见光，但涂在显示单元中的红、绿、蓝3种荧光粉受到紫外线轰击就会产生红、绿和蓝的颜色。改变三种颜色光的合成比例就可以得到任意的颜色，这样等离子体显示屏就可以显示彩色图像。第5章等离子体显示技术340ppt课件

340光电显示技术第5章等离子体显示技术图5.3PDP发光形成图形过程示意图341ppt课件

341等离子体显示单元的发光过程分为4个阶段。（1）预备放电：给扫描/维持电极和维持电极之间加上电压，使单元内的气体开始电离形成放电的条件，如图5.3（a）所示。（2）开始放电：接着给数据电极与扫描/维持电极之间加上电压，单元内的离子开始放电，如图5.3（b）所示。（3）放电发光与维持发光：去掉数据电极上的电压，给扫描/维持电极和维持电极之间加上交流电压，使单元内形成连续放电，从而可以维持发光，如图5.3（c）所示。（4）消去放电：去掉加到扫描/维持电极和维持电极之间的交流信号，在单元内变成弱的放电状态，等待下一个帧周期放电发光的激励信号，如图5.3（d）所示。第5章等离子体显示技术342ppt课件

342等离子体显示单元的发光过程如图5.4所示。光电显示技术图5.4等离子体显示单元的发光过程343ppt课件

3435.1.3等离子体显示器件的特点高亮度和高对比度。亮度达到330～850cd/m2；对比度达到3000︰1。纯平面图像无扭曲。PDP的RGB发光栅格在平面中呈均匀分布，这样就使得PDP的图像即使在边缘也没有扭曲现象出现。而在CRT彩电中，由于在边缘的扫描速度不均匀，很难控制到不失真的水平。超薄设计、超宽视角。由于等离子体电视显示原理的关系，使其整机厚度大大低于传统的CRT彩电和投影类彩电。如PDP402等离子体电视的机身厚度仅为7.8cm。等离子体PDP电视是自发光器件，其可视角已大于传统彩电CRT。第5章等离子体显示技术344ppt课件

344具有齐全的输入接口，可接驳市面上几乎所有的信号源。与传统的CRT彩电相比，由于其显示原理不需要借助电磁场，所以来自外界的电磁干扰，如马达、扬声器，甚至地磁场等，对PDP等离子体的图像没有影响，不会像CRT彩色电视机受电磁场的影响会引起图像变形变色或图像的倾斜。第5章等离子体显示技术345ppt课件

345环保无辐射。PDP等离子体电视在结构设计上采用了良好的电磁屏蔽措施，其屏幕前置玻璃也能起到电磁屏蔽和防红外线辐射的作用，对眼睛几乎没有伤害，具有良好的环保特性。散热性能好，低噪声。采用电子寻址方式，图像失真小。PDP属固定分辨率显示器件，清晰度高、色纯一致，没有聚焦、会聚问题。采用了帧驱动方式，消除了行间闪烁和图像大面积闪烁。图像惰性小，重显高速运动物体不会产生拖尾等缺陷第5章等离子体显示技术346ppt课件

346PDP等离子体电视与直视型显像管彩电相比，具有以下技术优势：第5章等离子体显示技术PDP等离子体电视的体积更小、重量更轻，而且无X射线辐射。由于PDP各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现显像管常见的图像几何变形。PDP屏幕亮度非常均匀——没有亮区和暗区，而传统显像管的屏幕中心总是比四周亮度要高一些。PDP不会受磁场的影响，具有更好的环境适应能力。PDP屏幕不存在聚焦的问题。因此，显像管某些区域因聚焦不良或年月已久开始散焦的问题得以解决，不会产生显像管的色彩漂移现象。表面平直使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。高亮度、大视角、全彩色和高对比度，使PDP图像更加清晰，色彩更加鲜艳，效果更加理想，令传统电视叹为观止。347ppt课件

347PDP显示器件与LCD液晶显示器相比，具有以下技术优势：第5章等离子体显示技术PDP显示亮度高，屏幕亮度高达150lx，因此可以在明亮的环境之下欣赏大幅画面的视讯节目。色彩还原性好，灰度丰富，能提供格外亮丽、均匀平滑的画面。PDP视野开阔，PDP的视角高达160°，普通电视机的大于160°的地方观看画面已严重失真，而液晶显示器视角只有40°左右，更是无法与PDP的效果比拟。对迅速变化的画面响应速度快。此外，PDP平而薄的外形也使其优势更加明显。348ppt课件

348等离子体显示器件的缺点是：（1）功耗大，不便于采用电池电源（与LCD相比）。（2）与CRT相比，彩色发光效率低。（3）驱动电压高（与LCD相比）。虽然PDP尚存在一些不足，但随着今后研究工作的进一步开展，必将使PDP的技术性能不断改进。第5章等离子体显示技术349ppt课件

3495.1.4等离子体显示器件的性能指标PDP显示器件的性能指标主要指它的空间分辨率、颜色分辨率和扫描频率。第5章等离子体显示技术空间分辨率用像素点的大小或水平方向像素点数与垂直方向像素点的乘积表示。前两代的点距大约为1.33mm，42英寸分辨率一般在852×480。第三代的点距为0.89～0.99mm，42英寸分辨率一般在1024×768，50英寸的产品大多为1366×768。颜色分辨率指每一个像素点可以有多少种颜色，这是由用来表示一个像素点的二进制位数决定的。扫描频率必须达到一定的值时才不会出现闪烁现象。350ppt课件

350购买成熟PDP产品时应该注意以下性能指标：（1）分辨率：42英寸分辨率应达到1024×768，50英寸的产品应该更高。（2）显示屏亮度不小于780cd/cm2，灰度达到1024级。（3）标称对比度应达到3000︰1（即标准测试的650︰1）。（4）与个人计算机模式是否兼容（即是否能处理VGA/SVGA/XGA/SXGA等模式）。（5）功耗：越低越好，目前一些产品耗电可低于300W。（6）寿命：产品的使用期至少在3万小时以上，最好能达到10万小时。第5章等离子体显示技术351ppt课件

351PDP显示器件使用时应注意以下事项：（1）由于等离子体显示是平面设计，而且显示屏上的玻璃极薄，所以，它的表面不能承受太大或太小的大气压力，更不能承受意外的重压。（2）等离子体显示屏的每一颗像素都是独立地自行发光，相比于显像管电视机使用一支电子枪而言，耗电量自然大增，一般等离子体显示屏的耗电量都达到300W，是家电中不折不扣的耗电大户，由于发热量大，所以很多PDP彩电的背板上装有多组风扇用于散热。（3）正是大量的发光和发热元件向外产生辐射，目前仍不能有效地在机内较好地解决电视节目接收等高频信号处理问题，同时对输入的视频信号接线也是考验，差一点的色差线会产生花屏现象。第5章等离子体显示技术352ppt课件

3525.2等离子体显示器件的驱动与控制5.2.1等离子体显示器件的电路组成1.PDP显示电路该电路由逻辑控制电路、电压转换电路、驱动电路和显示屏4个部分组成。第5章等离子体显示技术353ppt课件

353光电显示技术图5.5PDP显示电路的原理354ppt课件

354（1）图像数字信号单元该电路先由A/D转换器将模拟电视信号Y、R-Y、B-Y变换成所需要的数字信号：数字R、数字G和数字B。A/D变换器由同步、比较、触发、基准电压发生和编码电路组成。模拟电视信号经同步器后加到比较电路，与基准电压发生器送来的电平相比较，输出0和1电平，该数字量电压再经触发器和编码器编成8bit二进制的数字信号，经变换后，数字R、G、B信号各有8位，其中R0、G0、B0为最低位亮度信号，R7、G7、B7为最高位亮度信号。然后数字图像信号再经过逆γ校正电路和增益控制电路进入帧存储器。图像数字信号与PDP屏的接口电路见图5.6。第5章等离子体显示技术355ppt课件

355光电显示技术图5.6图像数字信号的接口电路356ppt课件

356（2）帧存储单元。图像数字信号由时钟信号、水平同步信号和垂直同步信号共同作用写入帧存储器中。帧存储器具有两幅画面的容量，在将外部输入的图像信号写入存储器时，写入存储器的另一幅画面数据则由存储器控制电路更换后送入驱动电路，在显示屏上显示相应的图像。选址时钟信号是持续输入的，在其关闭时数据被读入。当消隐信号为逻辑高时，数据有效并从屏幕的左上角开始调节；当消隐信号为逻辑低时，数据无效，不被读入。水平同步信号和垂直同步信号分别调节一行和一屏的数据，当其关闭时，开始控制下一行和下一屏。由于帧存储器在短路时间内送出大量数据，故工作电路使用高速DRAM。相关的接口电路如图5.7所示。第5章等离子体显示技术357ppt课件

357光电显示技术图5.7时钟信号、消隐信号、垂直/水平同步信号的接口电路358ppt课件

358（3）亮度控制单元。B-CNT0、B-CNT1、B-CNT2为全屏显示亮度设置信号，全屏显示亮度由外接可调电阻控制，该电阻与PDP屏的3个输入端子相连，如图5.8所示。B-CNT0、B-CNT1和B-CNT2为模拟信号，经过A/D变换和一系列数字处理后，亮度控制信号加至PDP屏的驱动电路，以控制维持放电电压（简称维持电压），亮度信号会随着维持电压的增高而增高，这是因为平均放电电流大，单位时间流过空间的带电粒子数多，则产生电离和碰撞次数较多，使得带电粒子和激发态原子浓度较高，因此辐射出的紫外线强度大，从而激发荧光粉产生的亮度也就高。第5章等离子体显示技术359ppt课件

359光电显示技术图5.8亮度控制电路360ppt课件

360该电路具有自动功率控制（AutomaticPowerControl，APC）功能，当显示屏驱动电源超过550mA（显示率超过40%）时，亮度就会逐渐下降。显示率的定义如下：100%显示率＝每个子像素都为最大亮度PDP的亮度控制通过改变等离子体放电时间实现，即子场驱动技术。一个子场包括初始化、写入和维持三个阶段，如图5.9所示。第5章等离子体显示技术361ppt课件

361光电显示技术图5.9子场的3个阶段示意图362ppt课件

3621）屏初始化：为清除像素里充电产生的残余电荷，在扫描电极和维持电极间加上一个梯形电压，等离子体开始放电，但逐渐减弱，这样就清除了残余电荷。2）数据写入：正极性的数据脉冲加在数据电极上，同时负极性的扫描脉冲加在扫描电极上，这意味着数据脉冲电压和扫描脉冲电压之和加在了两个电极上，这样在两个电极之间开始放电。当放电进入像素单元后，气体放电电离，在气体放电期间，离子被引向扫描电极，电子被引向数据电极。当写入脉冲停止后，吸附覆盖在电极周围电介质上的电子和离子仍然保留下来，这就是壁电压（即着火电压，扫描电极为正），上述过程称之为数据写入。第5章等离子体显示技术363ppt课件

3633）亮度维持：把维持电压脉冲正负交替变化的驱动方式称为AC驱动方式，如图5.10所示。如果维持电压脉冲重复周期长，则像素的亮度等级增加。因此，通过控制维持放电时间，像素的亮度得以控制。第5章等离子体显示技术图5.10AC驱动方式364ppt课件

3642.子场驱动技术子场驱动技术是PDP的独特技术系统，如图5.11所示。第5章等离子体显示技术图5.11子场驱动技术示意图365ppt课件

365一个电视场的8位数字视频复合信号通过8子场技术再现，每一子场的寻址期的时间相同（一个寻址期包括1次初始化和480行扫描），但是每一子场的维持期的时间不同，第一子场（SF1）仅仅再现1级亮度，SF2再现2级亮度，每一子场的维持期时间逐渐增加，如此总共256级亮度等级就能在屏幕上再现。第5章等离子体显示技术366ppt课件

3663.双扫描技术系统的亮度驱动通过子场维持期实现，这样峰值亮度就受到了限制，因为有480行垂直扫描在寻址期执行。双扫描能够在寻址期把扫描时间从480行减少到240行，这样通过双扫描驱动，空闲寻址期的时间可用于维持期，结果峰值亮度就增加了。第5章等离子体显示技术367ppt课件

3674.亮度自适应增强技术亮度自适应增强（adaptiveintensifierforlightcondition，AI）技术主要用于控制子场驱动操作。在AI技术中，根据图像平均亮度水平（Averageofpictureluminance，APL），子场数由10～12变化（即可变子场）；每一子场的维持期时间格式从以二进制方式增加变成重新按照线性编码方式增加（线性编码子场）；之后AI技术为PDP选择最适合的显示条件以达到图像显示的自然和鲜艳。AI技术改变了过去PDP子场驱动一般为8个子场的固定模式，使白场和暗场景峰值亮度自动调整，一方面能够保护屏幕，另一方面能够降低整机功耗。第5章等离子体显示技术368ppt课件

368对于标准的子场驱动技术，每一子场都要执行一次初始化放电。这样在一个电视场期间，即使要显示黑色信号，也有与子场数一样的初始化放电数执行，因此在黑色区域将有少量光激发。而RealBlack驱动技术保证了黑色的重现，在这种方式下，初始放电仅在第1子场执行，而其余子场通过RealBlack驱动电路应用初始化电场剩余脉冲，所以不再需要放电。第5章等离子体显示技术369ppt课件

3695.2.2等离子体显示器件的驱动电路彩色PDP显示屏按其结构的不同可分为两种类型：即交流型彩色PDP和直流型彩色PDP（AC型和DC型）；按驱动方式又可分为行顺序制驱动方式和存储驱动方式两种。存储驱动方式基本上由写入、发光维持和擦除3个周期组成，驱动集成电路的作用是给彩色PDP施加定时的、周期性的脉冲电压和电流。第5章等离子体显示技术370ppt课件

3701.彩色PDP驱动集成电路结构及性能彩色PDP驱动集成电路结构如图5.12所示。通常将驱动器内部结构分为两部分：一是逻辑电路，用于控制显示屏信号和处理显示数据；二是驱动电路，用于将信号电平移位和对显示屏施加发光所需的脉冲。尤其是驱动部分，要使彩色PDP进行气体放电，必须提供高电压，所以这种结构需要特殊的集成电路工艺技术，这一点和一般的逻辑集成电路不同。第5章等离子体显示技术371ppt课件

371光电显示技术图5.12彩色PDP驱动集成电路的基本结构372ppt课件

372彩色PDP驱动集成电路特点：（1）高耐压输出：彩色PDP驱动器的耐高压输出能力是其最重要而且是最基本的性能，这完全是由彩色PDP本身的结构特性所决定的。目前的驱动器已能确保彩色PDP的需求，随着彩色PDP本身结构的改善，所需的驱动电压会下降，同时，驱动器的开发也在向着最优化的方向发展。以AC-PDP为例，寻址驱动的输出耐压为60～100V，输出电路同步源和漏电流都在10～30mA之间，扫描驱动器的输出耐压为150～200V，输出源、漏电流均为200～400mA，其输出电流大都取决于所采用的显示屏的尺寸以及所驱动的显示屏电极上施加的切换脉冲。第5章等离子体显示技术373ppt课件

373（2）逻辑部分：驱动器的逻辑部分的性能通常用移位寄存器（将串行信号变换为并行信号的电路）的最大时钟工作频率来表示。在CMOS逻辑电路中，栅极长度越小，越大，因此，集成电路芯片的面积和电路的功耗越小越有利。目前，实用的驱动器逻辑部分的栅极长度L为1.0～2.5μm，为20～36MHz。这样的速度，对于HDTV和高精度的数据显示所必要的寻址驱动器而言，完全可以满足其数据移位的要求。第5章等离子体显示技术374ppt课件

374（3）彩色PDP驱动集成电路的功耗：为了有效地发挥平面显示彩色PDP的特性，设计时应将与显示无关的其它电子元器件的功耗设计得尽可能小。因为驱动器本身的功耗会给整个彩色PDP的显示性能带来影响。彩色PDP的电流部分的功耗大致分为3部分：逻辑部分，电平移位寄存器，高压驱动部分。正常情况下，逻辑部分功耗在20mW以下（高耐压64路输出启动显示板），电平移位寄存器部分应在200mW以下。第5章等离子体显示技术375ppt课件

375（4）串扰现象：高耐压CMOS驱动集成电路在系统中常常会出现相互串扰的现象。彩色PDP屏包括高压在内一共有4组以上的电源系统，只要驱动电路使它们工作，就会产生很大的串扰噪声，在系统间造成相互影响。此外，作为驱动区负载的彩色PDP显示屏，在放电时和非放电时的状态也截然不同，这也助长了串扰现象的发生。为了克服串扰现象，彩色PDP的驱动集成电路在设计和工艺上比普通的集成电路采取了更为严格的控制措施。第5章等离子体显示技术376ppt课件

376（5）功率回收：在彩色PDP的驱动过程中，需要尽可能地减少对发光无用的功耗。除了放电能量向发光能量转换产生的损耗外，无效功率主要来自电极的电阻部分和电容的充放电，上述两种寄生负载——电阻分量和电容分量的值是显示器本身固有结构所决定的。从驱动器方面来改善电阻分量是不可能的，但是，对于电容充放电的电能，驱动器可以设法回收一部分，这样，可以在驱动器内部设计功率回收电路，但要求在进行回收时，驱动集成电路本身不能产生寄生负载。第5章等离子体显示技术377ppt课件

377（6）电源顺序：在彩色PDP系统中，一共有4组以上的电源（其中包括高压电源）共处在一个系统之中，电源依照规定时刻同步工作。在系统设计时，对于电源接通的顺序以及发生错误工作时的保护等问题都要予以仔细考虑。尤其是直接与彩色PDP显示屏相连接的驱动器，如果发生错误动作，则不仅会破坏集成电路本身，甚至会毁坏显示屏以致整个系统，因此，驱动器应当具备故障保护功能以及顺序断开电源的功能。第5章等离子体显示技术378ppt课件

3782.等离子体显示板的驱动方法等离子体显示板是由水平和垂直交叉的阵列驱动电极组成的，与显像管的显示方法不同，它可以按像点的顺序驱动发光，也可以按线（相当于行）的顺序驱动显示，还可以按整个画面的顺序显示，如图5.13所示。而显像管由于由一组有R、G、B组成的电子枪，它只能采用逐行扫描的方式驱动显示。第5章等离子体显示技术379ppt课件

379光电显示技术第5章等离子体显示技术图5.13等离子体显示板的显示驱动方式图5.13（a）是点顺序驱动方式，即水平驱动信号和垂直驱动信号经开关顺次接通各电极的引线，水平电极和垂直电极的交叉点就形成对等离子体显示单元的控制电压，使水平驱动开关和垂直驱动开关顺次变化就可以形成对整个画面的扫描。每个点在一场周期中的显示时间约为0.1μs，因此，必须有很高的放射强度才能有足够的亮度。图5.14（b）是线扫描驱动方式，垂直扫描方式与上述相同，水平扫描驱动是由排列在水平方向的一排驱动信号线同时驱动的，一次将驱动信号送到水平方向的一排像点上。视频信号经处理后送到1行存储器上存储一个电视行的信号，这样配合垂直方向的驱动扫描一次就可以显示一行图像。一场中一行的显示时间等于电视信号的行扫描周期。图5.14（c）是面驱动方式，视频信号经处理后送到存储器形成整个画面的驱动信号，一次将驱动信号送到显示板上所有的像素单元上，它所需要的电路比较复杂。但由于每个像素单元的发光时间长，一场中的显示时间等于一个场周期25ms，因而亮度也非常高，特别适合室外的大型显示屏。380ppt课件

380第5章等离子体显示技术3.接口电路（1）VGA接口电路。图5.14所示是由视频放大器、高速A/D变换器、数字锁相环、中央控制器、色彩校正电路和输出缓冲器等组成的VGA接口电路，它的主要功能是对模拟信号进行数字化，并提供同步和消隐等控制信号。视频放大器的主要功能是将输入的模拟RGB信号放大到A/D变换器所需的电平2V，同时将放大后的RGB信号的电平钳位到3.0V。实际上是采用了计算机彩色显示器中常用的视频放大器LM1203，它的通带宽度为70MHz。381ppt课件

381光电显示技术第5章等离子体显示技术图5.14彩色PDP的标准VGA接口电路382ppt课件

382色彩校正电路的主要作用：1）进行反γ校正。进行反γ校正是为了弥补CRT电光转换的非线性，目前的图像信号在传输过程中应预先进行γ校正。而PDP与CRT的发光机理不同，所以要进行反校正。2）调整PDP三基色的色域。由于PDP荧光粉是受紫外光激励而发的光，因此其色域与自然光有差异，为了使PDP显示器的图像更加逼近自然，设计时必须进行色域调整。具体电路是用EPROM以查表的方式实现的。接口电路所有的控制信号均由中央处理器产生，该电路采用Altera公司的产品。设计中使用AHDL语言，不仅缩短了研制周期，还节约了逻辑部分。实际电路中使用74F574对24路RGB信号进行锁存，对同步控制信号则用74F541进行缓冲。第5章等离子体显示技术383ppt课件

383该接口电路采用了富士通视频放大器和高速变换器MB40558，其最大转换速度为40Mbps，线性误差为1.5%。实际使用的时钟频率为25.1752MHz，正好是VGA行频31.469kHz的800倍，便于分频。标准行正程时间为25.422μs，使用的时钟采样频率为25.1752MHz，可以达到640点。第5章等离子体显示技术384ppt课件

384（2）视频接口。视频接口电路主要由视频解码器、中央控制器、行存储器和单片机等组成，实际电路如图5.15所示。光电显示技术第5章等离子体显示技术385ppt课件

385光电显示技术第5章等离子体显示技术图5.15视频接口电路386ppt课件

3865.2.3等离子体显示器件的产业现状1.PDP的发展历史等离子体显示器于1964年由美国的伊利诺斯大学的两位教授发明，70年代初实现了10英寸515×512线单色PDP的批量生产，80年代中期，美国的Photonisc公司研制了60英寸显示容量为2048×2048线单色PDP。但直到90年代才突破彩色化、亮度和寿命等关键技术，进入彩色实用化阶段。1993年日本富士通公司首先进行21英寸640×480像素的彩色PDP生产，接着日本的三菱、松下、NEC、先锋和WHK等公司先后推出了各自研制的彩色PDP，其分辨率达到实用化阶段。富士通公司开发的55英寸彩色PDP的分辨率达到了1920×1080像素，完全适合高清晰度电视的显示要求。近年来，韩国的LG、三星、现代，我国台湾的明基、中华映管等公司都已走出了研制开发阶段，建立了40英寸的中试生产线，美国的Plasmaco公司、荷兰的飞利浦公司和法国的汤姆逊公司等都开发了各自的PDP产品。第5章等离子体显示技术387ppt课件

3872.等离子体显示器件的现状及发展前景全球新型显示器件产业起步于20世纪90年代，随后，PDP、LCD就逐步引领全球市场步入平板显示时代。时至今日，各种新兴平板显示器更是百花齐放，有表面传导电子发射显示（Surface-conductionElectron-emitterDisplay，SED）、OLED、LED、FED、软性显示器等，都占有不可忽视的地位。第5章等离子体显示技术388ppt课件

388习题五简述等离子体显示屏的基本基本结构。简述等离子体显示单元的发光过程。等离子体显示器件的特点及性能指标有哪些？等离子体显示器件的电路组成包括哪几部分？简述等离子体显示板的驱动方式。389ppt课件

389光电显示技术第6章激光显示技术(LaserprojectiondisplayLPD)6.1激光基本知识6.1.1激光技术简介6.1.2激光的特性6.1.3常用激光器6.2激光显示器件6.2.1激光显示原理6.2.2常用激光显示器件6.2.3激光显示技术展望习题六390ppt课件

3906.1激光基本知识6.1.1激光技术简介激光译自英语Laser。即为光的辐射放大。激光辐射具有一系列与普通光不同的特点，直观地观察，激光具有高定向性、高单色性或高相干性特点。用辐射光度学的术语描述，激光具有高亮度特点；用统计物理学的术语描述，激光则具有高光子简并度特点；从电磁波谱的角度来描述，激光是极强的紫外线、可见光或红外线相干辐射，且具有波长可调谐（连续变频）等特点。第6章激光显示技术391ppt课件

3911.光波的调制所谓光波调制，是指改变载波（光波）的振幅、强度、频率、相位、偏振等参数使之携带信息的过程。光频载波调制和无线电载波调制在本质上是一样的，但在调制与解调方式上有所不同。在光频区域多用于强度调制和解调，而在无线电频段则很少使用这种调制和解调方式。在光频段还常使用偏振调制，并且很容易实现，而在无线电频段，这种调制几乎不可能实现。因此，光频调制有其特殊性。它在光通信、光信息处理、光学测量以及光脉冲发生与控制等许多方面有越来越多的应用。第6章激光显示技术392ppt课件

392实现光调制的方法：按其调制机理的不同可划分为激励功率调制、吸收调制、声光调制和电光调制等，见表6.1。调制方式调制方法调制机理内腔调制电光调制电光效应（普科尔、克尔效应）外腔调制声光调制声光效应（拉曼、布拉格衍射效应磁光调制磁光效应（法拉第、电磁场移位效应）其它调制机械振子、运动（调制盘）等直接调制电源调制用激励功率改变激光输出功率表6.1光调制分类第6章激光显示技术393ppt课件

3932.电光调制电光调制的物理基础是电光效应。电光效应是指物质的折射率因外加电场而发生变化的一种效应，常用的电光效应有线性电光效应和二次电光效应两种。线性电光效应又称普克尔（Pockel）效应，它表现为折射率随外加电场呈线性变化；二次电光效应又称科尔（Kerr）效应，它表现为折射率随外加电场平方成比例变化。第6章激光显示技术394ppt课件

3943.声光调制超声波是一种弹性波，超声波在介质中传播时，将引起介质密度呈疏密交替地变化，其折射率也将发生相应的变化。这样对于入射光波来讲，存在超声波场的介质可以视作一个超声光栅，光栅常数等于声波波长。入射光将被光栅衍射，衍射光的强度、频率和方向都随超声场而变化，声光调制器就是利用衍射光的这些性质来实现光的调制和偏转的。第6章激光显示技术395ppt课件

395声波在介质中传播分为行波和驻波两种形式。行波所形成的超声光栅在空间是移动的，介质折射率的增大和减小是交替变化的，并以声速向前推进。折射率的瞬时空间变化可以用式（6-1）表示，即Δη(z,t)=Δηsin(ωst-ksz)（6-1）式6-1ωs中为声波的角频率；ks为声波的波数。驻波形成的位相光栅是固定在空间的，可以认为是两个相向行波叠加的结果，介质折射率随时间变化的规律为Δη(z,t)=2Δηsinωst·sinksz（6-2）在一个声波周期内，介质出现两次疏密层结构。在波节处介质密度保持不变，在波腹处折射率每半个声波周期变化一次。作为超声光栅，它将以频率2f，即声波频率的2倍交替出现。第6章激光显示技术396ppt课件

3964.调Q技术调Q技术的目的是获得窄的巨脉冲。5.锁模技术调Q技术所能获得的最窄脉宽约为10-9s量级，而在非线性光学、受控核聚变、等离子体诊断、高精度测量等领域中，往往需要宽度更窄的脉冲（10-15～10-12s）。锁模技术就是获得超短脉冲的一种技术。6.选模技术激光器通常是多模振荡，包括多纵模和多横模。前者按频率区分模数，后者按空间区分模数。尽管谐振腔对纵模和横模都有限制作用，但是在有些场合，如要求提高相干长度时，仍然是不够的。这就需要进一步选模，即选择特定的模式允许振荡，按频率和空间区分的模数同时尽可能减小。极限情况下，则要求单波型，即单一频率、单一空间波型振荡。第6章激光显示技术397ppt课件

3977.稳频技术稳频目的：使频率本身稳定，即不随时间、地点变化。激光的特点之一是单色性好,即其线宽Δν与频率ν的比值Δν/ν很小。但由于各种不稳定因素的影响,实际激光频率的漂移远远大于线宽极限。在精密干涉测量、光频标、光通信、激光陀螺及精密光谱研究等应用领域中,要求激光器所发出的激光有较高的频率稳定性.频率漂移——激光器通过选模获得单频率振荡后,由于内部和外界条件的变化,谐振频率仍然在整个线型宽度内移动的现象。第6章激光显示技术398ppt课件

3986.1.2激光的特性第6章激光显示技术2.单色性和时间相干性3.高亮度和光子简并度1.高方向性（高定向性）和空间相干性399ppt课件

3996.1.3常用激光器激光按其产生的工作物质的不同可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、液体激光器、化学激光器和自由电子激光器等。1.气体激光器气体激光器又可分为原子、分子、离子气体激光器3大类。原子气体激光器中，产生激光作用的是没有电离的气体原子，其典型代表是氦氖激光器。分子气体激光器中，产生激光作用的是没有电离的气体分子，分子激光器的典型代表是CO2激光器、氦分子（N2）激光器和准分子激光器。离子激光器的典型代表是氩离子（Ar+）和氦镉（He-Cd）离子激光器。第6章激光显示技术400ppt课件

400气体激光器有以下特点：（1）发射的谱线分布在一个很宽的波长范围内，已经观测到的激光谱线不下万余条，波长几乎遍布了从紫外到远红外整个光谱区。（2）气体工作物质均匀性较好，使得输出光束的质量较高。（3）气体激光器很容易实现大功率连续输出，如CO2激光器目前可达万瓦级。（4）气体激光器还具有转换效率高、工作物质丰富、结构简单和器件成本低等特点。由于气体原子（分子）的浓度低，一般不利于做成小尺寸大能量的脉冲激光器。由于气体激光器具有以上优点，已经被广泛应用于准直、导向、计量、材料加工、全息照相以及医学、育种等领域。第6章激光显示技术401ppt课件

4012．固体激光器固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质中。工作物质的物理、化学性能主要取决于基质材料，而它的光谱特性则主要由发光粒子的能级结构决定，但发光粒子受基质材料的影响，其光谱特性将有所变化。固体工作物质中，发光粒子（激活离子）都是金属离子。第6章激光显示技术402ppt课件

402固体激光器的突出特点是：产生激光的粒子掺于固体物质中，浓度比气体大，因而可获得大的激光能量输出，单个脉冲输出能量可达上万焦耳，脉冲峰值功率可达1013～1014W/cm2，因固体热效应严重，连续输出功率不如气体高。但是固体激光器具有能量大、峰值功率高、结构紧凑、牢固耐用等优点，已广泛应用于工业、国防、医疗、科研等方面。第6章激光显示技术403ppt课件

4033．半导体激光器半导体激光器是以半导体为工作物质的激光器。常用的半导体激光器材料是CaAs（砷化镓）、CdS（硫化镉）、PbSnTe（碲锡铅）等。半导体激光器有超小型、高效率、结构简单、价格便宜等一系列特点。在光纤通信、激光唱片、光盘、数显等领域有广泛应用。第6章激光显示技术404ppt课件

4044．液体激光器液体激光器可分为两类：有机化合物液体（染料）激光器（简称染料激光器）和无机化合物液体激光器（简称无机液体激光器）。虽然都是液体，但它们的受激发光机理和应用场合却有着很大的差别。染料激光器已获得了广泛的应用，已发现有实用价值的染料约有上百种，最常用的有若丹明6G、隐花青、豆花素等。第6章激光显示技术405ppt课件

405染料激光器的特点如下：（1）激光波长可调谐且调谐范围宽广，它的辐射波长已覆盖了从紫外321nm至近红外1.3µm谱线范围，一些染料激光波长连续可调范围达上百纳米。（2）可产生极短的超短脉冲，脉冲宽度可压缩到3×10－15s。（3）可获得窄的谱线宽度，线宽可达6×10－5nm，连续染料激光可达10－6nm。第6章激光显示技术406ppt课件

4065．化学激光器化学激光器是基于化学反应来建立粒子反转的，如氟化氢（HF）、氟化氘（DF）等化学激光器。化学激光器的主要优点是能把化学能直接转换成激光能，不需要外加电源或光源作为泵浦源，在缺乏电源的地方能发挥其特长。在某些化学反应中可获得很大的能量，因此可得到高功率的激光输出。这种激光器可以作为激光武器用于军事领域。6．自由电子激光器自由电子激光器不是利用原子或分子受激辐射，而是利用电子运动的动能转换为激光辐射的，因此它的辐射波长可以在很宽的范围内（从毫米波直到X光）连续调谐，而且转换效率可达50％。第6章激光显示技术407ppt课件

407光电显示技术图6.2激光波长覆盖范围图6.2表示出了各类激光器的波长覆盖范围408ppt课件

4086.2激光显示器件图6.3显示技术的4个发展时代在北京第29届奥林匹克运动会开幕式中，有一段激光背景表演，以蓝色为主色调，并有红、黄色激光穿插其间，激光还在背景台上打出了游动的鲸鱼，缶声阵阵加上闪烁的激光，瞬间将鸟巢变为璀璨的银河……，激光显示技术向中国和世界呈现了一场美轮美奂的激光舞台艺术魅力。第6章激光显示技术409ppt课件

409光电显示技术410ppt课件

410激光具有单色性好、方向性好和亮度高等优点，用于显示具有以下优势。（1）激光发射光谱为线谱，色彩分辨率高，色饱和度高，能够显示非常鲜艳而且清晰的颜色。（2）激光方向性好，易实现高分辨显示。（3）激光强度高，可实现高亮度、大屏幕显示。（4）激光可供选择的谱线（波长）很丰富，可构成大色域色度三角形，能够用来显示丰富的色彩。可以说激光显示是当今保真度最高的显示技术，可显示色彩最丰富、最鲜艳、清晰度最高的视频图像。第6章激光显示技术411ppt课件

411图6.4显示技术可以显示的色彩空间现有显示器的色彩重现能力低，其显色范围仅能覆盖人眼所能观察到的色彩空间的33％，而其它67％的色彩空问是数字显示技术和现在已有的显示技术都无法重现的，如图6.4所示。激光显示作为新一代显示技术，在继承了数字显示技术所有优点的基础上，以高饱和度的红、绿、蓝三基色激光作为显示光源，解决了显示技术领域长期难以解决的大色域色彩再现难题，其色域可覆盖接近90％人眼可识别色彩，从而最完美地再现自然色彩。第6章激光显示技术412ppt课件

412413ppt课件

413414ppt课件

414现代显示技术第6章激光显示技术415ppt课件

415现代显示技术416ppt课件

416现代显示技术417ppt课件

417现代显示技术418ppt课件

4186.2.1激光显示原理激光投影显示系统包含红、绿、蓝3色的激光光源、照明系统、光阀、投影物镜和投影屏。如图6.5所示，由激光出射的光束，经照明系统，均匀照明光阀。被均匀照明的光阀经投影物镜，将光阀上的图像，成像至投影屏上供人们观赏。人眼接收投影屏上散射后的光束，并在视网膜上形成投影屏的图像，这个图像才是观众观察到的图像。图6.5激光投影显示原理第6章激光显示技术419ppt课件

419实现显示3基色激光的方案有多种，如每个激光显示器件采用三种波长的激光二极管（Laserdiodes，LD）以发出红、绿和蓝色波长的激光，采用非线性频率变换技术的LD全固态激光器通过腔内倍频、腔外倍频或自倍频等方案获得红、绿、蓝激光。图6.6实现RGB激光输出的激光显示系统方案第6章激光显示技术420ppt课件

420LPD的优点：（1）体积小。可以做到烟盒般大，携带非常方便。（2）亮度高，颜色鲜艳。因为LPD采用的投射介质是激光，所以在亮度和色饱和度方面表现很突出。（3）制造工艺简单。因为它的原理非常简单，所以所需元器件较少，成本也低，很容易建成一条生产线。（4）功耗低。它与传统的投影仪有所不同，只需要产生小功率的激光即可。（5）显示速度快，视角范围广。（6）显示颜色丰富。它的色彩采用三基色调制方法，显示颜色数与CRT相当。（7）造型灵活。它可以做成前投型和背投型或背投一体化型。根据具体应用，可做成大型机（形成超大尺寸画面），也可做成微型机（形成一般尺寸画面）。第6章激光显示技术421ppt课件

421影响LPD显示质量的因素主要有以下两点（1）激光束的纯度和波长；（2）激光控制阀门和控制激光偏转的效率与速度。设计的关键问题是如何有效控制激光束的大角度偏转。第6章激光显示技术422ppt课件

422参数种类显示效果体积显示尺寸功耗工艺复杂度制造成本价格CRT好庞大较小大较简单较高一般等离子较差轻薄大大复杂高昂贵液晶较差轻薄大小复杂高昂贵LPD好很小大小简单较低一般表6.2LPD与其它显示器的对比第6章激光显示技术423ppt课件

4236.2.2常用激光显示器件1.激光背投电视机激光显示技术的原理与CRT显示相似。激光束从上到下，从左到右进行扫描。水平偏转(行扫描)通过放映头中的一个多面旋转镜实现，垂直偏转(帧扫描)通过一个倾斜镜实现。工作过程和CRT的电子束在荧光屏上扫描类似，不过电子束是通过磁场偏转完成扫描，而激光靠棱镜进行偏转。如图6.7所示，视频信号经过放大并调制到激光发生器和激光阀门控制器，分别控制激光器和激光阀门，激光亮度和输入亮度信号成正比，进行同步变化。激光阀门按照输人视频信号的变化控制激光束的水平和垂直偏转，然后投射到屏障上，形成图像。第6章激光显示技术424ppt课件

424图6.7激光背投电视机显示原理LPD的结构很简单，容易建立生产线。只要激光功率足够大，亮度就可以很高；当激光束足够细，显示分辨率就可以非常高；提高控制阀门的控制速度，就可以得到很高的刷新率，避免闪烁。第6章激光显示技术425ppt课件

425激光电视机有3种光线处理方式:一种是激光扫描技术，扫描技术需要很精细的镜片加工和装配；另外两种是阵列激光技术和激光光纤导入技术。它们都需要使用成像设备，不过不是控制激光本身，而是改进激光光源的利用方式。通过使用阵列激光技术，把RGB3色激光分别做成大规模的阵列，通过硅片加工技术实现成本的大幅度降低，既保证了单个激光头满足公开环境下的使用，又提高了整体的光效输出。由于要使用成像芯片，体积无法做到很小，而且需要保证激光模块与成像模块的角度，否则无法呈现大尺寸的画面。把激光通过光纤导入一个扩散器，使得激光的面积成百倍放大，并且重新适当聚焦之后，投射到成像元件上成像输出。第6章激光显示技术426ppt课件

4262.激光前投电影放映机激光电影放映机、激光投影机基本上基于普通的投影技术，将原有的UHP（UltraHighPerformance，超高压）汞灯泡换成了激光器，在前投显示中方便应用。第6章激光显示技术427ppt课件

427全色激光放映机、投影机是一种体积小（可以做到烟盒般大小）、画面大，与CRT色彩还原能力相当的前投型显示器，它用红、绿、蓝三束波长极短的激光束分别打到屏幕上，并进行色彩调制，从而达到还原真彩图像的目的，如图6.9所示。图6.9全色激光放映机、投影机显示原理从图可以看出，其原理非常简单。只要激光的功率足够大，激光束足够细，那么其投影图像尺寸将会非常大，画面将会非常细腻、亮度足够亮。第6章激光显示技术428ppt课件

428429ppt课件

429430ppt课件

4303.激光空间成像投影机激光空间成像投影机由激光器（包括光学系统、激光电源、声光电源、制冷系统）和扫描系统（包括控制计算机机、图形输入设备、数据转换D/A卡、振镜驱动电源、透镜）组成，其结构如图6.11所示。激光投影使用具有较高功率（瓦级）的红、绿、蓝（三基色）单色激光器为光源，混合成全彩色。它把用户信息输入计算机加以编辑，然后配合音乐来控制高速振镜的偏转，反射激光投向空间或屏幕（如水幕、建筑物表面、山岩、云层等），快速扫描形成文字、图形动画、光束效果等特殊的激光艺术景观。有多种方法实现行和场扫描，当扫描速度高于所成像的临界闪烁频率，就可满足人眼“视觉残留”的要求，人眼就可清晰观察。临界闪烁频率是观察周期性目标时恰好不能感觉出其闪烁的频率。在激光投影系统中，临界闪烁频率应不低于50Hz。第6章激光显示技术431ppt课件

431图6.11激光空间成像投影机结构图第6章激光显示技术432ppt课件

432激光空间成像投影具有以下应用:（1）可以在庆典、娱乐场所形成二维静态或动态的图像，喧染热烈欢庆气氛。（2）可为音乐喷泉加彩，产生更好的声光效果。（3）可以在报告厅、展览会造成引人入胜的激光显示效果。（4）可在靶道测量中模拟形成一个具有逼真形态和动态的虚拟靶标，来测量靶标弹着点位置。第6章激光显示技术433ppt课件

433由于激光具有亮度高、方向性好等特点，使激光空间成像投影所具有的远距离超大屏幕显示的优点是其它方法无可比拟的：（1）投影表面可以是平面也可以是曲面，可以是雾幕（烟雾和气雾）、水帘，也可以是墙面、布幕或平板毛玻璃，只要是光散射物质就行。（2）由三基色混合成的彩色色调丰富饱和。（3）无余辉磷光，背景干净，对比度高。（4）因为不需要庞大笨重的屏幕，因此整个系统小巧轻便，便于携带。第6章激光显示技术434ppt课件

434435ppt课件

435436ppt课件

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4376.2.3激光显示技术展望激光显示技术的开发是显示技术的一次革命，它的显示原理和内部结构完全不同于传统显示技术，它具有更稳定的运行性、更方便的应用性，且采用激光显示技术的产品体积比目前任何一种技术的产品都小，因此激光显示器可内嵌于手机、PDA、游戏机，甚至是车载设备。激光显示技术可能改变目前显示设备，尤其是投影显示设备的市场格局，打破目前的技术垄断。因为该显示技术从原理、材料和制造上都没有特殊的要求，从理论上来说大大降低了电子市场的门槛。第6章激光显示技术438ppt课件

438制约激光显示器件广泛应用的，除了厚度外，还有功率无法大幅度提高等问题。尤其是功率超过一定数值就无法在开放空间使用，并且有可能带来安全隐患。日亚光电已经公布了能够达到90lm/W的固体激光技术，这就意味着激光完全可以作为照明的设备来用，这样可以大大降低同亮度下的激光危险程度，但这也限制了激光在大尺寸上的应用。Symbol的激光投影机不仅不需要成像设备，甚至连本身的发热量也比较低，仅有的一个很小的风扇也主要是给投影机的声光模块准备的。第6章激光显示技术439ppt课件

439虽然激光显示技术代表了投影机未来的发展方向，但如果光源技术没有本质的改变，有可能使得激光投影机本身无法摆脱现有竞争的格局。其原因在于：激光光源并不是尽善尽美的。单就“光”的利用来说，激光一定要比通常的光源好，尤其是相干特性优良，能够到达屏幕的光线比率要比通常的光源高得多。因为光线的波长是固定的3种，所以实现的颜色层次更好、颜色饱和度更高，这是其他光源所无法相比的。但是，固态激光光源尚存在发光效率太低的问题，无法与现在的一些发光技术相提并论，而且因为安全问题无法把功率无限制提高，这在一定程度上限制了它的应用范围。另一方面，激光的频率是固定的，在光线到达屏幕时，反射回来的光线会改变相位，因而可能导致射入与射出光线之间的干扰，可能加强也可能减弱。这可能让敏感的用户看到亮点或者暗点，这是激光无法改变的现实状态，也是激光作为光源的最大弱点之一。第6章激光显示技术440ppt课件

440习题六激光的主要特性有哪些？简述并画图说明激光的显示原理。画图说明实现三基色激光显示的方案。441ppt课件

4417.1电致变色显示技术7.1.1电致变色现象7.1.2电致变色显示器件7.2场致发射显示技术7.2.1场致发射显示器件的构成及工作原理7.2.2FED发展状况7.3电致发光显示技术7.3.1电致发光现象的发展历程7.3.2ELD的分类及其特征7.3.3ELD的基本结构及工作原理7.4电泳显示技术和铁电陶瓷显示技术7.4.1电泳显示技术7.4.2铁电陶瓷显示技术习题七第7章新型光电显示技术442ppt课件

4427.1电致变色显示技术7.1.1电致变色现象电致变色（eletrochromism，EC），从显示的角度看则是专门指施加电压后物质发生氧化还原反应使颜色发生可逆性的变色现象。电致变色显示器件（ElectroChromismDevice，ECD）在诸多领域的巨大应用潜力吸引了世界上许多国家不仅在应用基础研究，而且更在实用器件的研究上投入了大量的人员和资金，以求在这方面取得突破。第7章新型光电显示技术443ppt课件

443电致变色主要有3种形式：（1）离子通过电解液进入材料引起变色。（2）金属薄膜电沉积在观察电极上。（3）彩色不溶性有机物析出在观察电极上。第7章新型光电显示技术444ppt课件

444电致变色显示有以下突出的有点：（1）显示鲜明、清晰，优于液晶显示板。（2）视角大，无论从什么角度看都有较好的对比度。（3）具有存储性能，如写电压去掉且电路断开后，显示信号仍可保持几小时到几天，甚至一个月以上，存储功能不影响寿命。（4）在存储状态下不消耗功率。（5）工作电压低，仅为0.5～20V，可与集成电路匹配。（6）器件可做成全固体化。电致变色显示也有一些不容忽视的缺点，如响应慢，响应速度（约500ms）接近秒的数量级，对频繁改变的显示，功耗大致是液晶功耗的数百倍；往复显示的寿命不高（只有106～107次）。第7章新型光电显示技术445ppt课件

4457.1.2电致变色显示器件电致变色器件是一种典型的光学薄膜和电子学薄膜相结合的光电子薄膜器件，能够在外加低压驱动的作用下实现可逆的色彩变化，可以应用在被动显示、灵巧变色窗等领域。电致变色显示器件结构：电致变色器件一般由5层结构组成，包括两层透明导电层、电致变色层、离子导电层、离子存储层的夹层结构如图7.1（a）所示，其显示原理如图7.2（b）所示。第7章新型光电显示技术446ppt课件

446图7.1ECD结构及显示原理第7章新型光电显示技术447ppt课件

447根据电致变色层材料的不同，ECD又可分为以下2种类型。1.全固态塑料电致变色器件全固态塑料电致变色器件采用低压反应离子镀工艺在，ITO塑料衬底上制备WO3和NiO电致变色薄膜，采用MPEO-LiClO4高分子聚合物作电解质，制备透射型全固态塑料电致变色器件，变色调制范围达到30%左右。2.混合氧化物电致变色器件混合氧化物可以改善单一氧化物电致变色的性能,引起人们的关注。TiO2具有适宜的离子输运的微观结构、高的力学性能和化学稳定性，它与WO3混合制作电致变色器件，加快了响应时间及延长了器件的寿命。第7章新型光电显示技术448ppt课件

4487.2场致发射显示技术7.2.1场致发射显示器件的构成及工作原理1.场致发射显示技术场致发射显示（FieldEmissionDisplay，FED）与真空荧光显示（VFD）和CRT有许多相似之处，它们都以高能电子轰击荧光粉。与VFD不同的是，它用冷阴极微尖阵列场发射代替了热阴极的电子源，用光刻的栅极代替了金属栅网，这种新型的自发光型平板显示器件实际是CRT的平板化，兼有CRT和固体平板显示器件的优点，不需要传统偏转系统，可平板化，无X射线，工作电压低，比TFT-LCD更节能，可靠性高。第7章新型光电显示技术449ppt课件

4492.场致发射显示器件的构成场致发射显示器件，即场致发射阵列平板显示器，或称为真空微尖平板显示器（MiniFlatPanel，MFP），是一种新型的自发光平板显示器件，它实际上是一种很薄的CRT显示器，其单元结构是一个微型真空三极管（图7.2），包括一个作为阴极的金属发射尖锥，孔状的金属栅极以及有透明导电层形成的阳极，阳极表面涂有荧光粉。由于栅极和阳极间距离很小，但在栅极和阴极间加上不高的电压（小于100V）时，在阴极的尖端会产生很强的电场，当电场强度大于5×107V/cm时，电子由于隧道效应从金属内部穿出进入真空中，并受阳极正电压加速，轰击荧光粉层实现发光显示。第7章新型光电显示技术450ppt课件

450图7.1微型真空三极管结构第7章新型光电显示技术451ppt课件

451FED的制造过程与LCD很类似，采用的玻璃平板相同，薄膜沉积和光刻技术也很相似。制作阵列状的微尖锥结构时，采用两步光刻工艺，首先对微孔阵列光刻，这一步有很高的光刻精度（小于1.5μm），可用紫外光步进曝光来实现，然后用蒸发和刻蚀制造微尖。用上述方法制造的阴极必须满足3点要求：（1）在整个表面上具有均匀的电子发射。（2）提供充分的电流，以便在低电压下获得高亮度。（3）在微尖和栅极之间没有短路。第7章新型光电显示技术452ppt课件

452为了满足以上要求，采用了下面两项技术：（1）在导通的阴极和选通的微尖之间利用一个电阻层来控制电流，使每一选通的像素含有大量的微尖，可保证发射的均匀性。（2）高发射密度（104微尖／mm2）和小尺寸（直径小于1.5μm），使得在100V激励电压下获得lmA/mm2的电流密度，从而实现高亮度。第7章新型光电显示技术453ppt课件

453采用上述方法制造的一种15cmFED单色显示器的性能如下：激励面积（mm2）110×90行列数256×256光点尺寸（mm2）0.12微尖密度（/mm2）104阳极-阴极空间（μm）200阴极-栅极电压（V）80阴极-阳极电压（V）400辉度（cd/m2）150～300对比度>100︰1响应时间（μs）<2寿命（h）>5000平均功率耗散（屏）（W/cm2）1第7章新型光电显示技术454ppt课件

4542.FED工作原理FED工作原理如图7.3所示，两块平板玻璃之间有200μm的间隙，底板上有一个排气管可抽气，显示器件的阴极由交叉金属电极网组成，一层金属带连接阴极，另一层正交的金属带连接栅极，两层金属带之间由lμm厚的绝缘层分开，每一个像素由相交的金属带行列交叉点所选通，涂有荧光粉的屏对应于像素安放。每个像素有数千个微电子管，即使有一些发射尖锥失效也不会影响像素显示，这一特点非常有利于提高成品率。如果在这些微尖锥发射阵列上加上矩阵选址电路，就构成了FED。第7章新型光电显示技术455ppt课件

455图7.3FED工作原理第7章新型光电显示技术456ppt课件

4567.2.2FED发展状况FED本质上是由许多微型CRT组成的平板显示器，其具备下列优点：（1）冷阴极发射。（2）低工作电压。（3）自发光和高亮度。（4）宽视角和高速响应。（5）很宽的环境温度变化范围。第7章新型光电显示技术457ppt课件

457FED是20世纪80年代末问世的真空微电子学的产物，兼有有源矩阵液晶显示器（AM-LCD）和传统CRT的主要优点，显示出强大的市场潜力。其工作方式与CRT类似，但厚度仅为几毫米，亮度、灰度、色彩、分辨率和响应速度可与CRT相媲美；且工作电压低、功耗小、无X射线辐射，成为CRT的理想替代品。另外，FED不需背光、视角大、工作温度范围宽等优点也对目前平板显示器的主流产品AM-LCD提出了严峻的挑战。FED已经被认为是未来起重要作用的一种平板显示器件和技术，甚至有可能在办公设备和家用显示器件方面取代CRT显示器，当然，从商品化角度考虑，FED还需要一定的时间对工艺和制造技术进一步完善。第7章新型光电显示技术458ppt课件

4587.3电致发光显示技术7.3.1电致发光显示器件（ELD）的分类及其特征按发光层的材料来分：有无机电敛发光有机电致发光两大类按结构上又可分：为薄膜型：薄膜型的发光层以致密的荧光体薄膜构成分散型两种：分散型的发光层以粉末荧光体的形式构成；从驱动方式上：交流驱动型EL直流驱动型EL第7章新型光电显示技术459ppt课件

459无机和有机电致发光均可组合出4种EL显示器件。对于无机EL已经达到实用化的有薄膜型交流EL和分散型交流EL，其荧光体母体都是以硫化锌为主体的无机材料。薄膜型交流EL具有高辉度、高可靠性等特点，主要用于发橙黄色光的平板显示器；分散型交流EL价格低，容易实现多彩色显示，常用作平面光源，如液晶显示器的背光源。对于有机EL主要是薄膜型交流驱动电致发光元件，其它类型还没有达到实用化。第7章新型光电显示技术460ppt课件

460电致发光显示器与其它电子显示器件相比突出的特点:（1）图像显示质量高（2）受温度变化的影响小（3）EL是目前所知唯一的全固体显示元件，耐振动冲击的特性极好，适合坦克、装甲车等军事应用。（4）具有小功耗、薄型、质量轻等特征。（5）快速显示响应时间小于1ms（6）低电磁泄漏（ElectroMagneticInterference，EMI）。第7章新型光电显示技术461ppt课件

461ELD的发展：相对来说，ELD的工作电压较高，彩色化进展缓慢并且价格昂贵，因此以往的ELD，主要使用在其它显示技术不能适应的特殊要求场合，而今装备和系统设计者可以在更加广泛的领域应用ELD。由于ELD改进了图像质量，具有更长的寿命和更高的可靠性，可以完全满足用户日益增长的要求。作为一种新技术，ELD显示创新的步伐非常迅速，在发光膜亮度方面的改进、驱动电路的开发扩展了显示器寿命；亮度、对比度的重大改善；功耗的减小；专门的灰度算法；改进包装以缩小尺寸；增强抗振动冲击及彩色开发，所有这些使ELD应用领域不断拓展。第7章新型光电显示技术462ppt课件

4627.3.2ELD的基本结构及工作原理1.分散型交流电致发光结构原理这一类型的EL元件由Sylvania公司最早开发，为第一代EL结构形式的代表，广泛应用于液晶显示器的背光源。分散型交流EL元件的基本结构如图7.4所示。基板为玻璃或柔性塑料板。透明电极采用ITO膜，发光层由荧光体粉末分散在有机黏接剂中做成。荧光体粉末的母体材料是ZnS，其中添加了作为发光中心的活化剂和Cu、Cl、I及Mn原子等，由此可得到不同的发光颜色。黏接剂中采用介电常数较高的有机物，如氰乙基纤维素等。发光层与背电极间设有介电体层以防止绝缘层被破坏，背电极用Al膜做成。第7章新型光电显示技术463ppt课件

463图7.4分散型交流EL元件的基本原理分散型交流EL元件的发光机理简述如下：ZnS荧光体粉末的粒径为5～30μm，通常在一个ZnS颗粒中会存在点缺陷及线缺陷。电场在ZnS颗粒内会呈非均匀分布，造成发光状态变化。在ZnS颗粒内沿线缺陷会有Cu析出，形成电导率较大的CuxS，CuxS与ZnS形成异质结。可以认为，这样就形成了导电率非常高的P型或金属电导状态。当施加电压时，在上述CuxS/ZnS界面上会产生高于平均电场的电场强度（105～106V/cm）。在这种高场强作用下，位于界面能级的电子会通过隧道效应向ZnS内注入，与发光中心捕获的空穴发生复合，产生发光。当发光中心为Mn时，如上所述发生的电子与这些发光中心碰撞使其激发，引起发光。第7章新型光电显示技术464ppt课件

464图7.5分散型交流EL元件辉度-电压（L-V）和发光效率-电压（η-V）特性由此图可以看出：在工作电压为300V、频率为400Hz时，可获得约100cd/m2的辉度。辉度与频率有关，在低于100kHz的范围内，辉度与频率成正比变化。发光效率随电压的增加，先是增加后是减小，其最大值一般可以从辉度出现饱和趋势的电压区域得到。发光效率正在不断地得到改善，目前可以达到1～5lm/W。第7章新型光电显示技术465ppt课件

465分散型交流EL元件的最大问题是稳定性差，即寿命短。稳定性与使用环境和驱动条件都有关系，对于环境来说，这种元件的耐湿性很弱，需要钝化保护；对于驱动条件来说，当电压一定时，随工作时间加长，发光亮度下降，尤其是驱动频率较高时，在高辉度下工作会更快地劣化。可定义亮度降到初期值一半的时间为寿命，或称为半衰期，第一代EL的开发初期最长寿命仅100h。随着荧光体粉末材料处理条件的改善，防湿材料树脂膜注入以及改良驱动条件等，在驱动参数为200V、400Hz的条件下，其寿命已能达到2500h。第7章新型光电显示技术466ppt课件

4662.分散型直流电致发光结构原理分散型直流EL元件的基本结构如7.6所示。在玻璃基板上形成透明电极，将ZnS︰Cu、M荧光体粉末与少量黏接剂的混合物均匀涂布于上，厚度为30～50μm。由于是直流驱动，应选择具有导电性的荧光体层，为此选用粒径为0.5～1μm的较细的荧光粉末。将ZnS荧光体浸在Cu2SO4溶液中进行热处理，使其表面产生具有导电性的CuxS层，这种工艺叫做包铜处理。最后再蒸镀A1，形成背电极，从而得到EL元件。第7章新型光电显示技术467ppt课件

467图7.6分散型直流EL元件的基本结构分散型直流EL元件制成之后，先不让它马上发光，而是在透明电极一侧接电源正极，A1背电极一侧接电源负极，在一定的电压下经长时间放置后，再让其正式发光。在这个定形化（forming）处理过程中，Cu2+离子会从透明电极附近的荧光体粒子向A1电极一侧迁移，结果在透明电极一侧会出现没有CuxS包覆的、电阻率高的ZnS层（脱铜层）。这样，外加电压的大部分会作用在脱铜层上，使该层中形成106V/cm的强电场，在此电场的作用下，会使电子注入到ZnS层中，经加速成为发光中心。第7章新型光电显示技术468ppt课件

468图7.7分散型直流EL元件辉度-电压（L-V）和发光效率-电压（η-V）特性在100V左右的电压下可获得大500cd/m2的辉度。即使采用占空比为l%左右的脉冲波形来驱动，也能得到与交流驱动相同程度的辉度。此时元件发光效率一般在0.5～1lm/W的范围内，且经严格防湿处理后可延长其寿命。直流驱动的寿命大约为1000h，脉冲驱动可达5000h。第7章新型光电显示技术469ppt课件

4693.薄膜型交流电致发光薄膜型交流EL元件是将发光层薄膜夹于两层绝缘膜之间组成三明治结构形式，其基本结构如图7.8所示。在玻璃基板上依次沉积透明电极、第一绝缘层、发光层、第二绝缘层、背电极（A1）等。发光层厚为0.5～lμm，绝缘层厚0.3～0.5μm，全膜厚只有2μm左右。在EL元件电极间施加200V左右的电压，即可使EL发光。由于发光层夹在两绝缘层之间，可防止元件的绝缘层被破坏，故在发光层中可以形成稳定的106V/cm以上的强电场。并且，由于致密的绝缘层保护，故可防止杂质及湿气对发光层的损害。第7章新型光电显示技术470ppt课件

470图7.8二层绝缘膜结构薄膜型交流EL元件从发光机制来说，可用ZnS︰Mn系荧光体的碰撞激发来解释。即当施加的电压大于阈值电压Vth时，由于隧道效应，从绝缘层与发光层间的界面能级飞出的电子被106V/cm的强电场加速，使其热电子化，并碰撞激发Mn等发光中心。被激发的内壳层电子从激发能级向原始能级返回时，产生EL发光，激发发光中心的热电子，在发光层与绝缘层的界面上停止移动，即产生极化作用。这种极化电场与外加电场相重叠，在交流驱动施加反极性脉冲电压时，会使发光层中的电场强度加强。第7章新型光电显示技术471ppt课件

471现代显示技术图7.9ZnS︰Mn薄膜型交流EL元件辉度-电压（L-V）和发光效率-电压（η-V）特性辉度在Vth处急速上升，此后出现饱和倾向，发光效率在辉度急速上升的电压范围内达到最大值。EL发光的上升沿约数微秒，下降沿约数毫秒量级，辉度在千赫兹范围内与电压频率成正比增加。两层绝缘膜结构的ZnS︰Mn在制成之后开始工作的一段时间内，辉度-电压特性会发生变化，然后渐渐达到稳定状态。这是制作时导入的各种变形、不稳定因素及电荷分布不均匀性等逐渐趋于稳定的过程，该过程就是老化，并非元件性能的恶化。老化充分的元件，其性能极为稳定，工作20000h以上，辉度不会明显降低。第7章新型光电显示技472ppt课件

4724.薄膜型直流电致发光这种电致发光元件结构简单，在薄膜发光层的两侧直接形成电极即可。迄今为止已试做过各种各样的元件，由于没有绝缘膜保护，很难维持稳定的强电场，故至今未能达到实用化。第7章新型光电显示技术473ppt课件

4735.有机薄膜电致发光上述EL元件的发光层都是由无机材料做成的，另外还有一种有机薄膜发光层及空穴输送层的注入型薄膜EL元件，称为OLED。目前有机EL的研究重点是：研制高稳定性的R、G、B3基色和白色器件已向实用化迈进，并在此基础上研究用于动态显示的矩阵屏及实现高质量动态显示的驱动电路。第7章新型光电显示技术474ppt课件

474图7.10OEL元件的结构第7章新型光电显示技术475ppt课件

475表7.1有机EL和无机EL比较OLED能提供真正像纸一样薄的显示器，它又薄（总厚度不到1μm）又轻，具有低功耗（驱动电压5～10V），广视角，响应速度快（亚微秒级），工作稳定范围宽，成本低，易实现全彩色大面积显示等一系列优点。第7章新型光电显示技术476ppt课件

476有机EL比无机EL易于彩色化，主要是有机EL比较容易解决蓝色发光问题，从而更容易实现全彩色显示。实现全彩色显示的方式主要有以下几种：（1）红、绿、蓝3色各点分别采用3色发光材料独立发光。（2）将蓝色显示作为色变换层，使其一部分转变为红色和绿色，从而形成红、绿、蓝3基色。（3）使用白色有机EL为背光，采用类似LCD所用的彩色滤光片来达到全彩色的效果。（4）使用特殊材料，在不同的驱动电压下显示不同的颜色。（5）激光共振方式。（6）将红、绿、蓝3色发光膜重叠起来构成彩色像素。第7章新型光电显示技术477ppt课件

4777.4电泳显示技术和铁电陶瓷显示技术1.电泳显示技术和电泳显示器件电泳（electrophoretic）是指悬浮于液体中的电荷粒子在外电场作用下定向移动并附着在电极上的现象。1972年发现应用可逆的电泳现象可作被动显示。电泳显示（ElectroPhoreticDisplay，EPD）的工作原理是靠浸在透明或彩色液体之中的电离子移动，即通过翻转或流动的微粒子来使像素变亮或变暗，并可以被制作在玻璃、金属或塑料衬底上。第7章新型光电显示技术478ppt课件

478电泳显示的主要优点如下。（1）在大视角和环境光强变化大时仍有较高的对比度。（2）具有较高的响应速度，且显示电流低（约1μA/cm2）。（3）具有存储能力，撤出外电压后仍能使图像保持几个月以上。（4）工作寿命长，在电源被关闭之后，仍能在显示器上将图像保留几天或几个月。（5）采用控制技术可实现矩阵选址，可与集成电路配合。（6）价格低，工艺简单。第7章新型光电显示技术479ppt课件

479电泳显示的基本原理在两块玻璃间夹一层厚约50μm的胶质悬浮体，两块玻璃上都涂有透明导电层，胶质悬浮体由悬浮液、悬浮色素微粒及稳定剂或电荷控制剂组成。其中色素微粒由于吸附液体中杂质离子而带同号电荷，当加上外电场，微粒便移向一个电极，该电极就呈色素粒子颜色；一旦电场反向，微粒也反向移动，该电极又变成悬浮液的颜色。悬浮颜色相当于背景颜色，微粒颜色就是欲显示的字符颜色，两者之间应有较大的反差，将透明电极制成需要的电极形状就可以显示出较复杂的图形。电泳显示技术由于结合了普通纸张和电子显示器的优点，因而是最有可能实现电子纸张产业化的技术，成为极具发展潜力的柔性电子显示技术之一。第7章新型光电显示技术480ppt课件

4802.我国电泳显示技术发展现状EPD面临的技术难题如下：（1）响应速度比较慢。（2）显示的双稳态及转换速度慢，也影响了其连续显示色彩的性能。（3）制造工艺复杂，对材料要求高，成本较高。现代显示技术第7章新型光电显示技481ppt课件

481现代显示技术目前，国内与国外的技术差距主要在显示屏、材料和功能产品方面。我国企业从发展自主知识产权的平板显示屏制作技术和产品出发，利用自主开发的微胶囊电泳显示材料和超薄平板显示器件结构，开展电子墨水超薄平板显示器件产业化关键技术攻关，研制出了类纸式信息显示屏，实现电泳平板显示器件产品化。第7章新型光电显示技482ppt课件

482现代显示技术7.4.2铁电陶瓷显示技术1.铁电陶瓷铁电陶瓷（ferroelectricceramics）指主晶相为铁电体的陶瓷材料。它的主要特性如下：（1）在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相。（2）存在电畴。（3）发生极化状态改变时，其介电常数-温度特性发生显著变化，出现峰值，并服从Curie-Weiss定律。（4）极化强度随外加电场强度而变化，形成电滞回线。（5）介电常数随外加电场呈非线性变化。（6）在电场作用下产生电致伸缩或电致应变。第7章新型光电显示技483ppt课件

483现代显示技术铁电陶瓷电性能如下：（1）高抗电压强度和介电常数。（2）低老化率。（3）在一定温度范围内（－55～＋85℃）介电常数变化率较小。介电常数或介质的电容量随交流电场或直流电场的变化率小。第7章新型光电显示技484ppt课件

484现代显示技术常见的铁电陶瓷多属钙钛矿型结构，如钛酸钡陶瓷（BaTiO3）及其固溶体，也有钨青铜型、含铋层状化合物和烧绿石型等结构。利用铁电陶瓷的高介电常数可制作大容量的陶瓷电容器；利用其压电性可制作各种压电器件；利用其热释电性可制作红外探测器；通过适当工艺制成的透明铁电陶瓷具有电控光特性，利用它可制作存储、显示或开关用的电控光特性。通过物理或化学方法制备的PZT、PLZT等铁电薄膜，在电光器件、非挥发性铁电存储器件等方面有重要用途。第7章新型光电显示技485ppt课件

485现代显示技术2.铁电陶瓷显示技术铁电陶瓷平板显示技术即利用一些铁电陶瓷材料所拥有的铁电发射性能制成电子发射阴极，代替场致发射平板显示器中的微尖阵列，较好地解决了FED技术中的阴极制作工艺复杂的问题，同时，在许多性能上也有所改善。第7章新型光电显示技486ppt课件

486现代显示技术铁电陶瓷平板显示技术与其它一些平板显示技术相比，具有许多优点。（1）铁电陶瓷板和铁电薄膜制备工艺较为简单，成本较低，可有效降低平板显示器的制造成本。同时可以根据需要制作出各种尺寸和形状的陶瓷板或薄膜，易于制作大尺寸的平板显示器，满足市场需要。第7章新型光电显示技487ppt课件

487现代显示技术（2）现代陶瓷制备技术和薄膜制备技术可以保证制造出高度均匀的铁电陶瓷板和铁电薄膜，使得其在铁电发射时能均匀地发射电子，保证显示器亮度的均匀性。（3）铁电陶瓷在变化的诱导电场下可以产生显著的脉冲发射电流，足以使荧光粉发光并保证足够的亮度，脉冲发射电流的大小可以通过外加电场方便而迅速地加以控制。第7章新型光电显示技488ppt课件

488现代显示技术（4）铁电陶瓷具有陶瓷材料所特有的高稳定性、良好的耐久性、无衰变等特点，保证了显示器的长时间正常使用。（5）铁电发射是一个自发射过程。从理论上讲，低于5V的电压就可改变铁电材料的极化状态，在铁电薄膜上施加很小的脉冲电压就可获得高达100A/cm2的发射电流密度，因此应用在一些手持显示设备中只需要几到几十伏脉冲电压就可显像，大大降低了能耗。第7章新型光电显示技489ppt课件

489现代显示技术（6）场致发射平板显示器等传统的平板显示技术需要一个较高的真空环境，微尖场发射阵列需要1.3×10-3Pa以下的高真空度，有时需要达到1.3×10-6～1.3×10-7Pa的真空环境下才能发射电子。而铁电发射只需在一个低真空环境（0.13～13Pa），利用PZT陶瓷薄膜在1.3～13Pa的低真空环境下即可获得高达100A/cm2的铁电发射，使得制造平板显示器更为容易。第7章新型光电显示技490ppt课件

490现代显示技术2．铁电陶瓷在其它显示技术中的应用铁电陶瓷材料还可用在液晶显示技术上。液晶在一定的电场作用下可改变其透明度，利用这种光阀作用控制背光的透过而显示各种图像。在显示过程中，作用在液晶上的电荷因漏电等各种原因而迅速衰减，导致图像对比度的下降。如果液晶显示器中增加一种铁电功能梯度材料（FGM）薄膜，利用铁电陶瓷的残余极化性能，将由此产生的电场施加在液晶显示单元上，就可获得高清晰度、高对比度的图像。此外，一些铁电陶瓷材料还具有良好的电光效应。PLZT陶瓷的双折射率随外加电场而发生变化，利用这种现象可以做成PLZT光阀。通过电场变化改变不同陶瓷薄膜位置的透光率，可以制成高质量的彩色投影显示器，具有响应时间短、对比度高、亮度高等优点，获得较传统投影电视更为优越的性能。因此，PLZT铁电陶瓷薄膜电光效应在彩色投影技术上也有着广泛的应用前景。第7章新型光电显示技491ppt课件

491现代显示技术习题七什么是电致变色现象？电致变色有几种形式？分别说明这几种形式。简述场致发射显示器件的构成及工作原理。什么是电泳？电泳显示的主要优点有哪些？简述电泳显示的基本原理。什么是铁电陶瓷显示技术？第7章新型光电显示技492ppt课件

4928.1大屏幕显示技术8.1.1大屏幕显示技术概述8.1.2被动发光型大屏幕显示系统8.1.3主动发光型大屏幕显示8.1.4投影型大屏幕显示系统8.2HDTV多媒体大屏幕显示墙8.2.1HDTV多媒体大屏幕显示墙组成8.2.2HDTV多媒体大屏幕显示墙的关键技术8.2.3HDTV多媒体大屏幕显示墙功能习题八现代显示技术第8章大屏幕显示技术493ppt课件

4938.1大屏幕显示技术8.1.1大屏幕显示技术概述现代显示技术第8章大屏幕显示技术所谓大屏幕，一般相对使用环境（居室、大厅、广场等）而言，从对角线30英寸（76cm）到目前已实现的2000英寸（50m）不等，并无绝对标准。而且，随着时代的进步，其最大尺寸也无上限。本章所说的大屏幕泛指屏幕尺寸在1～4m2的显示器，4m2以上的称为超大屏幕。大屏幕显示兼有大型、彩色、动画的优势，具有引人注目的效果，信息量也比普通广告牌大得多，作为多媒体终端系统，其作用不可替代，其市场前景不可估量。大屏幕数字拼接板系统可以将各类计算机信号、视频信号在大屏幕数字拼接板上显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，完全可以满足指挥控制中心、调度中心、监控中心、会议中心、竞技场馆、多媒体教室、道路交通信息显示等场合实时、多画面显示的需要。494ppt课件

494实现大屏幕显示有两种途径：一种途径是采用单元显示器件按矩阵排布，构成大屏幕显示；另一种途径是将直视型或背投式显示器按纵、横矩阵排列，构成多影像（multi-vision）系统，或称“电视拼接墙”，简称“电视墙”。现代显示技术第8章大屏幕显示技术495ppt课件

495大屏幕图像显示方式很多，总体分为电子式和机械式，电子式又分为直观型、投影型及空间成像型，机械式又分为回转型、磁场型及开闭型，如图8.1所示。能够实现大屏幕图像显示的技术手段也很多，如前面几章提到的CRT、PDP、LCD、LED、LDT技术等等。现代显示技术第8章大屏幕显示技术496ppt课件

496现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.1大屏幕图像显示技术497ppt课件

497对大屏幕显示系统的主要要求：（1）图像亮度在大屏幕显示中，要求图像要有足够高的亮度。由于所要显示的图像是供许多人观看，如果亮度不高，致使坐在较远距离处的观众就看不清楚；反之，图像清晰、层次分明，优美逼真。（2）保证足够的图像对比度和灰度等级一般大屏幕显示器应有30︰1的对比度。现代显示技术第8章大屏幕显示技术498ppt课件

498在显示技术中，通常把数字、字母、汉字及特殊的符号统称为字符；而把机械零件、黑白线条、图形则称为图形。显示字符、图形、表格曲线时对灰度没有具体要求，只要求有较高的对比度即可，而对图像则要求有一定的灰度等级。灰度级别越多，图像层次越分明，图像越柔和，看起来越舒服。（3）清晰度清晰度一般常用分辨力来表示。分辨力越高，大屏幕图像就越清晰。现代显示技术第8章大屏幕显示技术499ppt课件

4998.1.2被动发光型大屏幕显示系统由于是被动发光，无外光源则不能看到显示内容。对于室外应用，白天靠太阳光，夜间需要人工照明。被动发光型显示系统的特征是显示发光不需要能量，而且几乎所有的被动发光型大屏幕显示均具有存储性，仅在显示内容更新时才消耗电力，维持显示内容无功耗。现代显示技术第8章大屏幕显示技术500ppt课件

500因此，对于广告、消息发布等显示内容更新频率低的场合，总功耗非常低。这是被动发光型大屏幕显示的突出优点。从多色性角度看，磁反转型占优势；从高分辨率角度看，磁泳成像占优势。现代显示技术第8章大屏幕显示技术1.磁反转型：早期采用的基本元件是借助电场力，使被磁化的平板发生反转来实现平板正面和反面内容的二值显示元件。将大量的这种基本元件按矩阵排列，即可构成大型显示屏。在交通信息显示、商业广告、消息发布等显示内容更换频率不太高的场合广泛使用。开始只能2色显示，目前已有多色显示的制品。2.磁泳成像显示（MagnetoPhotoDisplay，MPD）是将磁铁矿石等黑色磁性微粒子混入乳白色液体中构成分散系，将其封入透明基板之间构成的显示板，目前已有大型显示装置面世。例如，在133.5cm×75cm的显示板表面，设置由电磁铁并排构成的磁头，对显示面进行扫描，对各个显示点施加磁力进行显示。由于保持显示内容不需要能量，元件单价仅为LED的1/40，与大型LED显示器相比，价格约为其1/10。可显示精细的（点距为1.3mm）文字、图像等，也可以进行重写显示。采用有源矩阵驱动，还能进行动态显示。由于是反射型，可作为室内外电子广告牌。501ppt课件

5013.静电吸引型静电吸引方式显示器是依靠静电力对箔的吸引，使其变换位置或变形等，从而改变其对光的反射性，由此进行显示的方式。静电吸引方式又分为箔吸引型、箔变形等几种类型。现代显示技术第8章大屏幕显示技术502ppt课件

502箔吸引型显示（DyeFoilDisplay，DFD）的原理如图8.2所示。在显示盒中注满着色的绝缘液体，将右侧隔离环固定的金属箔浸渍在绝缘液体中，金属箔与背面电极相连。由于金属箔与表面电极间形成电容，会受到吸引力和恢复力的作用，其结果使金属箔靠近表面电极而显示明色。DFD的优点是具有明显的阈值特性，这是因为电压断开时金属箔被固定在背面电极上，只有当所加电压值达到一定的大小，表面电极对金属箔的吸引力超过其应变恢复力时，箔才发生靠近表面电极的移动。显示用的金属箔多采用光刻法一次制成。现代显示技术第8章大屏幕显示技术503ppt课件

503现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.2箔吸引型显示原理504ppt课件

5048.1.3主动发光型大屏幕显示主动发光型大屏幕显示的方式很多，以下讲述LED、小型CRT、放电管以及电视拼接墙系统等。现代显示技术第8章大屏幕显示技术1.LED方式LED电子显示屏以低功耗、长寿命、高可靠、高亮度、控制灵活等独特优势而深受用户欢迎，被广泛用于银行、证券、体育场馆、商场、机场、港口及城市交通等各行业。LED显示屏已成为当今信息时代的最佳信息显示媒体之一。505ppt课件

505LED电子显示屏一般具有以下特点：系统设计模块化。将电路设计按功能划分为不同的模块，模块与模块之间只需要极少的连接，极大地提高了系统的稳定性和可靠性。具有良好的通用性、互换性，便于大规模生产、制造、安装、调试、维修、维护。使显示屏的制作更加系统化、标准化。控制系统技术先进。显示系统的核心部件全部采用超大规模集成电路，系统集成度极高，使控制功能大大增强，可靠性、安全性、灵活性大大提高。现代显示技术第8章大屏幕显示技术506ppt课件

506显示屏信息可长距离传输。采用RS-232/422/485标准接口设计，极大地提高了信息远距离传送的抗干扰能力，使显示屏更易于远距离控制。在无中继条件下，单色屏、彩色屏最大通信距离可达500m，彩色屏最大通信距离可达300m。可抗击15kV的静电压冲击。开放式软件。显示屏使用Windows系列操作系统作为应用平台。用户既可自行编制显示屏播放程序或专用程序，更可随心所欲使用市场上流行的各类优秀的图形、图像、动画、视频制作软件来任意编排制作播出节目，真正实现了开放式软件结构。现代显示技术第8章大屏幕显示技术507ppt课件

507可视性好、寿命长。LED发光管管芯，发光亮度高、色彩鲜艳、视角宽、无拉丝闪烁现象，使用寿命长，大于10万小时。安装使用简便。采用标准化模块显示单元，可根据应用要求任意组装成所需的尺寸，便于使用、安装和维护。显示方式多样化。可根据应用要求，先是各类图案，具有上下移动、左右移动、横开纵开、瀑布现实、快速切换，图文、动画、视频播放多种控制方式。现代显示技术第8章大屏幕显示技术508ppt课件

508选用LED电子显示屏的主要依据如下：（1）显示信息类型：图形文字、动画视频等。（2）显示信息方式：瞬间、展开、滚动、项次等近20种方式。（3）发光点阵类型：Φ5mm、Φ3.7mm。（4）发光点阵颜色：单红或红绿双基色或全彩色。（5）信息发送方式：微机RS-232/422/485接口发送、VGA同步。现代显示技术第8章大屏幕显示技术509ppt课件

5092.小型CRT方式现代显示技术第8章大屏幕显示技术将许多平面电子束小型CRT按马赛克形式布置成显示屏，用于室外动态画面以及情报信息的大屏幕显示。小型CRT的直径有20mm、28mm、34mm等不同规格，目前采用新型电极结构，像素节距减小到7.5mm。显示屏因场合、距离要求而异。510ppt课件

5103.放电管方式广场、大街、大型建筑物壁面等设置的宣传广告牌，在晴天太阳的直射下要求在50m以内也能鲜明可见。一般表面对太阳光的反射辉度与太阳的高度有关，最大可达1000cd/m2。这时为了获得即使是5︰1的对比度，要求白色画面辉度也必须在5000cd/m2以上，对于此类应用只能采用放电管方式。现代显示技术第8章大屏幕显示技术511ppt课件

5114.直观型大画面显示直观型大画面显示与前面讲述的将大量发光元件按矩阵排布而构成的大屏幕显示器不同，采用大屏幕拼接墙技术。该技术可以将各类计算机信号、视频信号在大屏幕拼接墙上显示，形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统，为用户提供一个交互式的人机界面，满足工矿企业指挥控制中心、调度中心、监控中心等实时、多画面显示需要。现代显示技术第8章大屏幕显示技术512ppt课件

512大屏幕显示墙（早期称电视墙）是由多个电视机以矩阵排列（如2×2、3×3）组成一个大显示屏，每个子屏幕显示大图像的一部分，共同显示一个大的图像，因大如墙壁，故称显示墙。现代显示技术第8章大屏幕显示技术513ppt课件

51310多年前，显示墙刚出现时，只显示电视信号，称为电视墙（videowall）；后来发展到能显示计算机数据及图形，称为数据墙（datawall）；近几年发展到显示多种媒体的信号，称多媒体显示墙（MultimediaDisplayWall，MDW）；把HDTV、PAL和NTSC制普通电视以及计算机的VGA、SVGA、XGA等全在一个大屏幕上显示，称为“HDTV多媒体大屏幕显示墙”。现代显示技术第8章大屏幕显示技术514ppt课件

514大屏幕显示墙技术近年来发展很快，社会需求量越来越大，它的图像面积大、亮度大、对比度好、彩色鲜艳、临场感特别强，广泛应用于展览大厅、科学报告厅、车站、机场候机厅、商场、大厦、歌厅、政府机构及各部门的监控单位。现代显示技术第8章大屏幕显示技术515ppt课件

515（1）CRT电视墙CRT电视墙是应用最早的一种显示技术。CRT显示器显示的图像色彩较好，还原性不错，具有较强的几何失真调整能力，缺点是亮度较低、操作复杂、体积庞大、拼缝大、对安装环境要求较高，并且难以做到4m2以上的显示面积。CRT技术属于早期的模拟技术，几年前就已经退出了主流的拼接板市场。现代显示技术第8章大屏幕显示技术516ppt课件

516（2）PDP数据墙PDP器件是一种全新的显示器件，它装有成千上万个密封低压玻璃管，管内充有以氖为主体的混合气体。每个玻璃管的背后都有红、绿、蓝三色磷光体，当玻璃管中的气体被激活后会发出紫外光，被紫外光投射到的磷光体产生可见光。可见，等离子平面显示器是由许多独立光源自行显示，整体构成图像的。因此，它较其它显示技术有着不可替代的优点：适合于大画面显示，且屏幕越大图像越清晰；属主动发光型器件，亮度高，对比度强，观看距离远。现代显示技术第8章大屏幕显示技术517ppt课件

517（3）LCD数据墙LCD作为成熟的第二代显示技术，拥有清晰图像、艳丽画面、低耗能、高寿命的特点；但LCD数据墙也因为光效率低、拼接缝隙过大，长期使用衰减严重的原因而与DLP背投、PDP数据墙三分天下。现代显示技术第8章大屏幕显示技术518ppt课件

518现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.5三星电子的LCD数据墙519ppt课件

519CRT拼接显示技术由于亮度低、体积庞大、安装调试复杂，早已退出了市场竞争；PDP拼接显示技术由于本身技术的特点而无法克服的宽拼缝、灼伤和短寿命问题也不能在大屏幕拼接显示应用市场上广泛应用；LCD拼接显示技术拼缝大、不能长期使用；目前DLP拼接显示技术已占据了市场的主导地位，在国际大屏幕拼接显示领域，主流厂商已经全部采用了该技术。现代显示技术第8章大屏幕显示技术520ppt课件

520目前的DLP技术非常符合指挥控制中心、调度中心、监控中心用户的使用需求，适合24×7×365不间断工作的要求。首先，DLP技术是纯数字技术，符合数字技术在当今时代发展的潮流；其次，使用DLP技术的拼接墙具有亮度和色彩的高度一致性，保证用户在显示一些信息的图表时不会出现偏差而导致操作人员的判断错误；最后，采用DLP技术的拼接墙具有高性价比、低维护成本的特点，保障用户投资的长远利益。现代显示技术第8章大屏幕显示技术521ppt课件

5218.1.4投影型大屏幕显示系统大屏幕投影是指一台或多台以上的投影机进行画面相互拼接，组成一面投影墙来显示单个或多个图像。现代显示技术第8章大屏幕显示技术基于投影机的大屏幕投影系统简称投影系统，它是信息电子、计算机、物理光学等技术的有机结合体。其基本组成包括投影机、背投屏、图像处理器等。522ppt课件

522目前，国内实现大屏幕投影显示屏的投影机主要有以下4种：CRT投影技术、LCD投影技术、DLP投影技术和激光投影技术，而数字光路真空管（DigitalLightValve，DLV）和栅状式光阀（GratingLightValve，GLV）是两种未来投影技术，有着广泛的应用前景。现代显示技术第8章大屏幕显示技术523ppt课件

5231.CRT投影显示技术CRT投影机是投影机市场上技术比较成熟、价格较低的一个产品。CRT投影机也分前投式和背投式，但以背投式居多。现代显示技术第8章大屏幕显示技术524ppt课件

524CRT投影机的基本原理：投影管的电子束受图像信号的调制，带有图像信息的电子束在投影管阳极高压作用下高速度轰击投影管屏幕上的荧光粉，使荧光粉发光。投影管是单色管，3个投影管分别涂上红、绿、蓝荧光粉，红、绿、蓝3个投影管发出的携带有图像信息的红光、绿光、蓝光通过聚焦透镜汇聚成彩色光图像信号，再通过投影光学系统投射到投影屏幕上形成彩色图像。CRT背投影机由3大部分组成：光学系统、电路系统、机械结构和机箱。现代显示技术第8章大屏幕显示技术525ppt课件

525这种技术的投影机在工作时，把输入信号源分解成红、绿、蓝3个CRT的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光，经系统放大、会聚，在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与CRT组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由3个投影管组成的投影机，由于使用内光源，也叫主动发光型投影方式。现代显示技术第8章大屏幕显示技术526ppt课件

526CRT投影型可分为折射透镜方式和凹面镜方式，前者投影的光效率高，后者投影尺寸可以较自由地变化。总的看来，折射透镜方式更具有发展前景。现代显示技术第8章大屏幕显示技术527ppt课件

5272.液晶投影显示技术液晶大屏幕显示器既包括直观型，又包括投影型。作为大屏幕显示器，从响应速度、颜色重现性、对比度、视角等方面考虑，采用单纯矩阵驱动仍有困难，只能采用有源矩阵驱动。由于受到制造设备、工艺等方面的制约，实现直观型液晶大画面显示需要解决的问题还很多，故投影型仍是液晶大屏幕显示的主流。LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种。下面分别说明几种LCD投影仪的原理。现代显示技术第8章大屏幕显示技术528ppt课件

528（1）液晶光阀投影机采用CRT和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，液晶光阀投影机采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由3部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它是一种可控开关。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号；外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，通过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振光片滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过。这个光与CRT信号相复合，投射到屏幕上。现代显示技术第8章大屏幕显示技术529ppt课件

529目前，液晶光阀投影机是亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达6000lm，分辨率为2500×2000，适用于环境光较强、观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。现代显示技术第8章大屏幕显示技术530ppt课件

530（2）PLCD液晶板投影机PLCD（polycrystallinesiliconTFTLCD多晶硅薄膜晶体管液晶板大屏幕投影机）主要采用p-Si（多晶硅）TFT-LCD作为光阀，其研制始于1986年，1989年曾用a-SiTFT液晶显示板开发出40英寸一体型高清晰度投影电视系统。20世纪90年代以来，许多公司先后将高清晰度液晶投影型大屏幕显示器投入市场，形成与传统CRT投影显示竞争的局面。现代显示技术第8章大屏幕显示技术531ppt课件

531液晶板投影技术是一种被动式的投影方式（参见图8.6）。按照液晶板的片数，LCD投影机分为3片机和单片机。利用外光源金属卤素灯或UHP（冷光源），若是3块LCD板，则把强光通过分光镜形成红、绿、蓝3束光分别透射过红、绿、蓝3色液晶板；信号源经过模数转换，调制加到液晶板上，控制液晶单元的闭合，从而控制光路的通过，再经镜子合光，由光学镜头放大，显示在大屏幕上，其工作原理如图8.7所示。现代显示技术第8章大屏幕显示技术UHP（UltraHighPerformance）：由飞利浦照明开发的一种超高压水银冷光源灯泡，一般应用于前投影机，背投电视或电视墙设备领域。532ppt课件

532现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.6PLCD投影机总体框图533ppt课件

533现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.73片PLCD投影机工作原理534ppt课件

5343片PLCD投影机利用3片LCD板，每个LCD板对应红、绿、蓝3色中的一种。灯泡产生的白光被分解为红、绿、蓝3色，每种颜色的光路并不相同，这种导致了每种光的亮度分配不同，而产生色彩的不均匀性。色彩均匀性的高低是衡量拼接板技术高低的一项重要指标，使用PLCD技术构建的拼接板系统中不可避免地会出现“大花脸”现象，这严重影响了拼接板的视觉效果。现代显示技术第8章大屏幕显示技术535ppt课件

535现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.8三片式PLCD结构536ppt课件

536（3）反射式液晶投影技术反射式液晶投影技术的典型器件是LCOS投影机，其结构是在硅晶圆上长电晶体，利用半导体技术制作驱动面板（又称为CMOS-LCD），然后在电晶体上透过研磨技术磨平，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，再注入液晶，进行封装，其结构如图8.9所示。现代显示技术第8章大屏幕显示技术537ppt课件

537第8章大屏幕显示技术图8.9反射式液晶投影机LCOS的结构538ppt课件

538LCOS投影机的特点如下：1）开口率大，光能利用好。2）利于大量生产，成本相对较低。3）高分辨率，1280×1024。LCOS投影机的关键技术有：1）LCOS芯片设计制作技术。2）投影光学系统设计技术。3）PBS列阵透镜等光学元件制作技术。4）长寿命光源。现代显示技术第8章大屏幕显示技术539ppt课件

539（4）直接驱动图像光源放大器技术直接驱动图像光源放大器（Direct-DriveImageLightAmplifier，D-ILA）技术的核心部件是反射式活性矩阵硅液晶板，也就是通常所说的反射式液晶板，所以也有人将D-ILA技术称为反射式液晶技术。现代显示技术第8章大屏幕显示技术540ppt课件

540现代显示技术第8章大屏幕显示技术3.数字光处理投影技术数字光处理（DigitalLightProcession，DLP）技术是采用全数字技术处理图像，依靠与分辨率一样数量的数字微镜元件（DigitalMicromirrorDevice，DMD）反射光产生完整的图像，如图8.10所示。美国德州仪器公司研发的DMD单元为DLP技术的实现提供技术保障，开辟了投影机产品的技术发展数字时代。541ppt课件

541（a）DMD光学像素工作原理（b）DMD的构造图8.10DMD的原理与构造542ppt课件

542DLP投影机是以DMD芯片作为成像器件，通过调节反射光实现投射图像的一种投影技术，其电路框图参见图8.11。现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.11DLP投影机电路框图543ppt课件

543现代显示技术第8章大屏幕显示技术DLP投影机与液晶投影机有很大的不同，它的成像是通过成千上万个微小的镜片反射光线来实现的，每个微镜代表一个像素，开或关的状态就可投射一幅画面中的一个像素。光束通过一个高速旋转的3色透镜后，再投射在DMD部件上，然后通过光学透镜投射在大屏幕上完成图像投影。因此，DMD装置的微镜数目决定了一台DLP投影机的物理分辨率，平常所说投影机的分辨率为600×800的SVGA模式，所指的就是DMD装置上的微镜数目就有600×800=480000个，是相当复杂和精密的。在DMD装置中每个微镜都对应着一个存储器，该存储器可以控制微镜在±10°两个位置上切换转动。544ppt课件

544目前，DLP投影机按其中的DMD装置的数目分为单片式DLP投影系统（主要应用在便携式投影产品）、两片式DLP投影系统（应用于大型拼接显示墙）和3片式DLP投影系统（应用于超高亮度投影机）。现代显示技术第8章大屏幕显示技术545ppt课件

545现以1024×768分辨率为例，讲述DLP投影机原理：在一块DMD上共有1024×768个小反射镜，每个镜子代表一个像素，每一个小反射镜都具有独立控制光线的开关能力。小反射镜反射光线的角度受视频信号控制，数字光处理器DLP把视频信号调制成等幅的脉宽调制信号，用脉冲宽度大小来控制小反射镜开、关光路的时间，在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。现代显示技术第8章大屏幕显示技术546ppt课件

546DMD投影机根据反射镜片的多少可以分为单片式、双片式和3片式。以单片式为例，DLP能够产生色彩是由于放在光源路径上的色轮（由红、绿、蓝组成），光源发出的光通过快速转动的红、绿、蓝过滤器投射到一个镶有微镜面阵列的微芯片的表面，这些微镜面以5000次/s的速度转动，它们通过反射投射过来的光产生图像，因此DLP投影技术也称为反射式投影技术。这种投影机所产生的图像非常明亮，图像的色彩准确而且精细。现代显示技术第8章大屏幕显示技术547ppt课件

547DLP投影机的技术是一种全数字反射式投影技术。其特点首先是数字优势：数字技术的采用，使图像灰度等级提高，图像噪声消失，画面质量稳定，数字图像非常精确。其次是反射优势：反射式DMD器件的应用，使成像器件的总光效率大大提高，对比度、亮度、均匀性都非常出色。DLP投影机清晰度高、画面均匀、色彩艳丽，3片机可达到很高的亮度，且可随意变焦，调整十分方便。现代显示技术第8章大屏幕显示技术548ppt课件

5484.其它投影型（1）DLV投影技术数字光路真空管（简称数字光阀）是一种将CRT透射式投影技术与DLP反射式投影技术结合在一起的新技术。该技术的核心是将小管径CRT作为投影机的成像面，并采用氙灯作为光源，将成像面上的图像射向投影面。因此，DLV投影机在充分利用CRT投影机的高分辨率和可调性特点的同时，还利用氙灯光源高亮度和色彩还原好的特点，DLV投影机不仅是一款分辨率、对比度、色彩饱和度很高的投影机，还是一款亮度很高的投影机。其分辨率普遍达到1250×1024，最高可达到2500×2000，对比度一般都在250︰1以上，色彩数目普遍为1670万种，投影亮度普遍在2000～12000lm，可以在大型场所中使用。现代显示技术第8章大屏幕显示技术549ppt课件

549（2）GLV技术栅状式光阀技术原理和数字微镜元件有些类似，也是以微机电原理为基础，靠着光线反射来决定影像的显现与否；而GLV的光线反射元件，则是由一条条带状的反射面所组成，依据基板上提供的电压，进行极小幅度的上下移动，决定光线的反射与偏折，再加上其反射装置的超高切换速度，以达到影像的再生。GLV装置和多数液晶投影面板元件最大的差异点在于：不论是穿透式LCD、DLP或LCOS等现有投影面板元件，均是以“面”为显示区域；而GLV却是一线形排列的投影元件，再利用高速的扫瞄，达到面的影像呈现。现代显示技术第8章大屏幕显示技术550ppt课件

550以XGA（1024×768）解析度为例，一般投影面板元件需在面积极小的晶片中，安排1024×768个光线闸道控制器；而GLV却仅要1×768个作动单位。从纯理论角度来说，生产合格率可以比LCD、DLP或LCOS等技术提升1024倍，大幅增加元件的制造质量。现代显示技术第8章大屏幕显示技术551ppt课件

551随着投影技术的发展，投影机的应用范围也在不断扩大，演示题材的多样化、商业领域的拓展已经使投影机的应用重点从教育、军队等专用市场逐步向移动办公、家庭影院等新兴市场转移。为了适应这些新兴市场的需要，投影机本身也开始在产品的分辨率、明亮度、重量及体积等指标方面发生着潜移默化的改变。现代显示技术第8章大屏幕显示技术552ppt课件

5528.2HDTV多媒体大屏幕显示墙大屏幕显示墙技术近年来发展很快，社会需求量也越来越大，它的图像面积大、亮度大、对比度好、彩色鲜艳、临场感特别强，广泛应用于展览大厅、科学报告厅、车站、机场候机厅、商场、大厦、歌厅、政府机构及各部门的监控单位，如图8.14所示。现代显示技术第8章大屏幕显示技术553ppt课件

553现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.14HDTV多媒体大屏幕显示墙554ppt课件

5548.2.1HDTV多媒体大屏幕显示墙组成现代显示技术第8章大屏幕显示技术它主要由控制与组合显示屏两大部分组成，其中控制部分关键设备有可编程中央控制系统、大屏幕拼接处理器、音视频切换器和计算机信号切换器等；组合显示屏部分由多个普通背投式CRT或PLCD或PDP或LCOS或DLP组成，接收大屏幕拼接处理器输出的NTSC制全电视信号和S-Video（Y＋C）信号，共同显示一个大的HDTV图像。555ppt课件

555图8.15HDTV多媒体大屏幕显示墙组成556ppt课件

556HDTV多媒体大屏幕显示墙的电路主要由4部分组成：普通电视输入变换部分、计算机信号输入变换部分、低压差分信号（LowVoltageDifferentialSignaling，LVDS）电平转换电路、HDTV信号分割器。现代显示技术第8章大屏幕显示技术557ppt课件

557HDTV信号分割器的输入信号来自3处：一是NTSC制或PAL制彩色电视信号，此信号经数字解码器变换为数字电视信号，再经逐行扫描转换模块将其转换为逐行扫描格式，经LVDS电平转换电路送至HDTV信号分割器；二是计算机输出的VGA、SVGA等信号，先将其转换为数字信号，再经专用芯片变换成1920×1080格式，经LVDS电平转换电路送至HDTV信号分割器；三是机顶盒接收的HDTV信号，经LVDS电平转换电路送至HDTV信号分割器，分割器根据需要选择某一种分割处理后送至组合屏显示墙。现代显示技术第8章大屏幕显示技术558ppt课件

558图8.16HDTV多媒体大屏幕显示墙的电路框图559ppt课件

5598.2.2HDTV多媒体大屏幕显示墙的关键技术现代显示技术第8章大屏幕显示技术1.HDTV信号分割器技术HDTV信号分割器原理如图8.17所示，从输入端到处理终端采用全数字处理，所达到的信噪比和清晰度显著优于用模拟方法连接的系统。外部送给分割器的是74MHz的R、G、B数据流，为了将其变为普通电视的数据流，先用FIFO缓冲降速，缓冲降速后的数据流只有27MHz，为选择帧存储器的芯片创造了有利条件，然后将其送至DRAM帧存储器。560ppt课件

560现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.17HDTV信号分割器原理框图561ppt课件

561读出时钟采用13.5MHz标准数字电视时钟，因而输出的输入信号来自3处：一是NTSC制或PAL制彩色电视信号，此信号经数字解码器变换为数字电视信号，再经逐行扫描转换模块将其转换为逐行扫描格式，经LVDS电平转换电路送至HDTV分割器；二是计算机输出的VGA、SVGA等信号，先将其转换为数字信号，再经专用芯片变换成1920×1080格式，经LVDS电平转换电路送至HDTV分割器；三是机顶盒接收的HDTV信号，经LVDS电平转换电路送至HDTV分割器，分割器根据需要选择某一种分割处理后送至组合屏显示墙。现代显示技术第8章大屏幕显示技术562ppt课件

562可编程逻辑器件是整个系统的控制核心，VGA→HDTV数字变换、普通电视逐行扫描变换、FIFO和DRAM的读写时序和地址时序、同步信号等都是由可编程逻辑器件控制的。现代显示技术第8章大屏幕显示技术2.可编程逻辑器件563ppt课件

563以Altera公司的Flex10k系列芯片为例，此系列芯片采用嵌入式阵列，集成度高，为设计者提供有效的嵌入式门阵列和灵活的可编程逻辑。Altera公司的MAX+PlasII界面友好，可以输入VHDL的源文件，用它的编辑功能可以快速检查出VHDL的语法错误，而且文件管理功能强大，但它的逻辑综合能力并不强。如果采用Xilinx公司的FPGA编程工具FPGAexpress作为VHDL语言的逻辑综合工具，再把FPGAexpress输出的门级网络表引入到Altera的MAX+PlasII软件中，与选定的具体器件相结合，进行逻辑试配，输出配置结果，用在线编程器把配置数据写入可编程芯片，则可以较好解决逻辑编程问题，流程如图8.18所示。现代显示技术第8章大屏幕显示技术564ppt课件

564现代显示技术第8章大屏幕显示技术图8.18可编程逻辑器件开发流程565ppt课件

5653.VGA→HDTV数字变换技术现代显示技术第8章大屏幕显示技术采用DSP技术，研制存储转换模块，将计算机信号VGA、SVGA、XGA上变换成HDTV的1920×1080格式显示，克服变换成PAL制或NTSC制显示带来的清晰度严重下降问题，解决普通背投电视机不能显示计算机信号的问题，现在也有专用芯片可完成这个功能。566ppt课件

5664.普通电视逐行扫描变换技术现代显示技术第8章大屏幕显示技术美国NDSP公司生产的芯片NV320P是一款普通电视逐行扫描变换器件，它性能稳定，价格适中，外围电路不复杂，能方便控制转换，再加以FPGA的配合，能将PAL制、NTSC制普通电视信号转换成HDTV分割器所需要的HDTV数字信号格式。567ppt课件

567HDTV、普通电视PAL制和NTSC制信号及计算机VGA、SVGA、XGA兼容显示在一个组合屏上，用户购买一个显示屏就可显示几乎所有日常遇到的图像信息。也可将组合屏换成多重扫描显示器，VGA信号数字化后直接分割，这样组合屏的价格会提高20%～30%，但计算机图形会更清晰。现代显示技术第8章大屏幕显示技术568ppt课件

5685.大屏幕拼接处理器技术大屏幕拼接处理器又称电视墙控制器，其主要功能是将一个完整的图像信号划分成N块后分配给N个视频显示单元（如背投单元），完成用多个普通视频单元组成一个超大屏幕动态图像显示屏。它可以支持多种视频设备的同时接入，如：DVD摄像机、卫星接收机、机顶盒、标准计算机A信号。现代显示技术第8章大屏幕显示技术569ppt课件

569电视墙处理器可以实现多个物理输出组合成一个分辨率叠加后的超高分辨率显示输出，使屏幕墙构成一个超高分辨率，超高亮度，超大显示尺寸的逻辑显示屏，完成多个信号源（网络信号RGB信号和视频信号）在屏幕墙上的开窗、移动、缩放等各种方式的显示功能。现代显示技术第8章大屏幕显示技术570ppt课件

570大屏幕拼接处理器技术是一种给显示墙上的投影机组合产生图像信号的计算机平台，它用来整合不同来源的数据（信息）而且可以提供直接有效的工具来操纵显示墙，一个好的处理器技术可以用统一的方法处理大量的数据源现代显示技术第8章大屏幕显示技术571ppt课件

5716.拼接控制技术大屏幕显示墙的拼接系统主要由3部分组成：大屏幕投影墙、投影机阵列、控制系统。其中控制系统是核心，目前世界上流行的拼接控制技术主要有三种类型：现代显示技术第8章大屏幕显示技术572ppt课件

572（1）硬件拼接技术硬件拼接技术是较早使用的一种拼接技术，可实现的功能有分割、分屏显示、开窗口，即在4屏组成的底图上，用任意一屏显示一个独立的画面。由于采用硬件拼接，图像处理完全是实时动态显示，安装操作简单；缺点是拼接规模小，只能四屏拼接，扩展很不方便，不适应多屏拼接的需要；所开窗口固定为一个屏幕大小，不可放大、缩小或移动。现代显示技术第8章大屏幕显示技术573ppt课件

573（2）软件拼接技术软件拼接技术是用软件来分割图像。采用软件方法拼接图像，可十分灵活地对图像进行特技控制，如在任意位置开窗口；任意放大、缩小；利用鼠标即可对所开的窗口任意拖动，在控制台上控制屏幕墙，如同控制自己的显示器一样方便。其主要缺点是它只能在UNIX系统上运行，无法与Windows上开发的软件兼容；PC机生产的图形也无法与其接口；在构成一个几十台投影机组成的大系统时，其相应的硬件部分显得繁杂。现代显示技术第8章大屏幕显示技术574ppt课件

574（3）软件与硬件相结合的拼接技术软件与硬件相结合的拼接技术可综合以上两种方法的优点，克服其缺点。这种系统可以使用显示多个R、G、B模拟信号及Windows的动态图形，是为多通道现场即时显示专门设计的。通过硬件和软件以及控制接口，来实现不同窗口的动态显示。它透明度高，图像叠加透明显示，共有256级透明度，令动态图像和背景活灵活现；并联扩展性极好，系统采用并联框结构，最多可控制上千个投影机同时工作。现代显示技术第8章大屏幕显示技术575ppt课件

5758.2.3HDTV多媒体大屏幕显示墙功能现代显示技术第8章大屏幕显示技术1.图像显示显示标准电视（PAL制、NTSC制）图像，计算机、图形工作站生成的图形/图像信号及机顶盒接收的HDTV信号。2.视频切换控制将汇集到大屏幕拼接处理器的各种不同类型的视频信号有选择地输出到不同的显示器。3.图像处理包括图像塌缩/解压缩，音像合成，录像放松和记录，多画面合成，字幕、台标叠加，图像的修改、叠加、缩放、平移、旋转、复制、删除、剪辑等编辑处理功能。576ppt课件

5764.循环监视对各个输入和输出信号轮流显示，可定义循环顺序、每路信号的监视时间，无效信号自动跳过。5.显示墙监控在工作过程中，显示墙定时报告自己的工作态，或接受可编程中央控制系统的实时状态查询。现代显示技术第8章大屏幕显示技术577ppt课件

5776.附属功能对声、光、电等各种设备进行控制，比如：（1）光照度感应（2）RS-232/422/485串行总线（3）以太网（4）红外遥控设备（5）开关设备（6）I/O设备（7）温度感应（8）湿度感应（9）任意定时触发（10）任意延时触发（11）集中管理现代显示技术第8章大屏幕显示技术578ppt课件

578将设备所处环境的光照度以各种方式输出给第三方设备，实现对环境亮度的自动控制。在控制系统中，通过对照度传感器数据的采集，可以实时根据当前的光线强度，实现如：夜晚人来灯开；人走灯灭，而白天则无效或者根据天气变化光线变强时系统自动降低灯照度；当光线变暗时自动调亮环境灯光达到设定值等，通常搭配各种灯光控制器、调光器使用。现代显示技术第8章大屏幕显示技术579ppt课件

579RS-232/422/485是目前最常用的一种串行通信接口，支持对现有所有标准串行设备的控制。在整个控制领域，大多数的产品均是直接通过串行接口进行控制的，RS-232普遍应用在近距离设备控制，而RS-422/485主要是对支持多设备总线接入的远距离设备控制。现代显示技术第8章大屏幕显示技术580ppt课件

580TCP/IP协议包含了一系列构成互联网基础的网络协议。随着TCP/IP各项应用的推广，TCP/IP在控制领域的作用越来越大。在系统中，如触摸屏、主控机等可内置网口，并支持无线接入，使得整个系统可以方便地接入现有的TCP/IP网络和实现各种复杂应用。现代显示技术第8章大屏幕显示技术581ppt课件

581红外通信技术是一种点对点的数据传输协议，是传统的设备之间连接线缆的替代。红外通信技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。HDTV多媒体大屏幕显示墙必须支持目前所有标准的红外设备。现代显示技术第8章大屏幕显示技术582ppt课件

582开关设备一般可通过继电器）实现控制功能，使用中将需要控制设备的开关接入继电器，然后通过控制系统控制便可。I/O分为数字和模拟。数字I/O为开关量，根据输入输出状态或电压而采集当前的开关状态，如各类报警器、感应器等；而模拟I/O是根据对应的电压来采集和得出当前的水平值的，如温度、湿度和光照度等。现代显示技术第8章大屏幕显示技术583ppt课件

583系统通过温度感应器或变送器采集当前环境的温度，并将温度值以电压、电流或串行值的方式输出给控制系统，从而实现对环境温度的实时显示和控制功能。系统目前支持任何带电压（0～10V）输出或RS-232/485输出的温度传感器设备。现代显示技术第8章大屏幕显示技术584ppt课件

584系统通过湿度感应器或变送器采集当前环境的湿度，并将湿度值以电压、电流或串行值的方式输出给控制系统，然后控制相应设备如中央空调等，实现控制系统对环境湿度的实时显示和控制功能。控制系统目前支持任何带电压（0～10V）输出或RS-232/485输出的湿度传感器设备。现代显示技术第8章大屏幕显示技术585ppt课件

585通过编程，系统支持任意定时触发控制事件，包括每年、每月、每周、每日的某时某分，如实现每天早8点自动灌溉，每周一至周五每天早6点半闹钟、开启背景音乐和打开窗帘等。系统支持对任意时间触发后再延时触发一个或多个事件，直到执行完所有事件，如当打开系统，系统便会延时1s打开电源，延时2s打开时序控制器，延时5s打开投影，一切都将根据需求设定和执行。现代显示技术第8章大屏幕显示技术586ppt课件

586可编程中央控制系统是整个显示墙的核心，负责接收和处理来自各种控制终端的命令，所有的输入输出的数据和状态都由它集中管理和控制，对用户来说，只需要与触摸界面打交道，剩下的工作全部由主控机去控制各接口实现对应的控制功能。现代显示技术第8章大屏幕显示技术587ppt课件

587习题八1.大屏幕图像显示技术有哪几类？实现的技术手段有哪些？2.主动发光型大屏幕显示原理是什么？3.大屏幕显示投影机有哪几种类型？简述其显示原理。4.简述HDTV大屏幕多媒体的组成及关键实现技术。现代显示技术第8章大屏幕显示技术588ppt课件

588谢谢！589ppt课件