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

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

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

　　一、顯示器件的主要參量發(fā)展前景

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

　　1、亮度

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

　　2、對(duì)比度和灰度

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

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

　　3、分辨力(清晰度)

　　分辨力是指分辨電視圖像的最小細(xì)節(jié)的能力，是人眼觀察圖像清晰程度的標(biāo)志。

　　分為水平和垂直兩種，在電視顯示中垂直即電視幀的掃描線數(shù)，受電視廣播制式的限制，PAL制625掃描線，NTSC制525掃描線，高清晰數(shù)字制式，如1080I/60HZ信號(hào)的掃描線為1080線。雖電視機(jī)的品牌不同，但此參數(shù)都必須是一樣的，后來不同廠家進(jìn)行100HZ和逐行掃描處理，只是減少了圖像的大面積閃爍和行間閃爍。

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

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

　　4、響應(yīng)時(shí)間和余暉時(shí)間

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

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

　　5、壽命

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

　　6、顯示器的其他參數(shù)

　　顯示色、發(fā)光率、工作電壓和功耗、存儲(chǔ)功能、體積、顯示面積、視角以及性能價(jià)格比等。

　　7、顯示技術(shù)發(fā)展的前景

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

　　二、液晶顯示器的原理簡(jiǎn)要

　　2-1 液晶顯示特點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、低電壓、微功耗

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

　　2、平板式結(jié)構(gòu)

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

　　A 開口率高最有利于用作顯示窗口

　　B 顯示面積做大做小都較容易

　　C 便于自動(dòng)化大量生產(chǎn)生產(chǎn)成本低

　　D 器件很薄只有幾毫米后

　　3、被動(dòng)顯示型

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

　　4、顯示信息量大

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

　　5、易于彩色化

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

　　6、壽命長(zhǎng)

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

　　7、無輻射、無污染

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

　　缺點(diǎn)：

　　1、顯示視角小

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

　　2、響應(yīng)速度慢

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

　　3、怕高溫

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

　　4、由于是非主動(dòng)發(fā)光暗時(shí)看不清。

　　2-2 什么是液晶

　　物質(zhì)的第四態(tài)――液晶

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

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

　　2-3 液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)

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

　　2-4 以TN型液晶講解顯示的三種方式

　　TN—LCD(扭曲向列液晶顯示器件)

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

　　1、反射式

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

　　2、透射式

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

　　3、投影式

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

　　以上只對(duì)液晶顯示器的簡(jiǎn)單工作原理進(jìn)行了講解。

　　三、PDP(等離子體顯示器)顯示原理簡(jiǎn)要

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

　　PDP的定義分類與特點(diǎn)

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

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

　　PDP的特點(diǎn)：

　　1、易于實(shí)現(xiàn)薄型大屏幕

　　厚度一般小于12cm，重量只有幾十斤，分別約為CRT的1/10和1/6，PDP的顯示面積可以做得很大，不存在原理上的限制，而目前主要受限于制作設(shè)備和工藝技術(shù)。

　　目前，PDP屏的尺寸主要集中在對(duì)角線37—80英寸的范圍。

　　2、具有高速響應(yīng)特性

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

　　3、可實(shí)現(xiàn)全色彩顯示

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

　　4、視角寬可達(dá)160度

　　5、伏安特性非線性強(qiáng)，具有很陡的閥值特性。

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

　　6、具有存儲(chǔ)功能

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

　　7、無圖像畸變，不受磁場(chǎng)干擾

　　8、應(yīng)用環(huán)境范圍寬

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

　　9、工作于全數(shù)字化模式

　　10、具有長(zhǎng)壽命

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

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