（电子科学与技术专业论文）高分辨率显示特性的分析与测量研究.pdf

浙江大学博士学位论文 三刺激值校正了这部分彩色量的差异。提出了相邻区域的色差判别法，以及色差平面的分形 维数评估法。建立了基于c c d 图像采集的全屏色纯均匀性快速测量与评估系统，能够快速准 确地描述各类显示器全屏色差分布和亮度分布情况，实现了测试过程的自动化，减轻了测试 人员的工作强度，为客观的评价显示屏的白场( 亮度和色纯) 均匀性提供了有力的测试分析和 研究手段。 关键词：高清晰度电视、电子束轮廓、着屏误差、色纯漂移、非接触式振动测量、色纯均匀 性评估 浙江火学博：i ：学位论文 a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o ni sm a i n l ya b o u t a n a l y s i sa n d m e a s u r e m e n to f t h ed e f i n i t i o n ，c o l o rd i f f e r e n c e ，a n d l u m i n a n c ed i s t r i b u t i o no fc p ta n do t h e rd i s p l a y s i ti n c l u d e st h r e ep a r t s ：p a r t1 a n a l y s e st h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nl a n d i n g - s c r e e ne l e c t r o nb e a mp r o f i l ea n de l e c t r o ng u n ，d e f l e c t i o ns y s t e m ， a n ds h a d o wm a s k a ne l e c t r o nb e a md i s t r i b u t i o na u t o m a t i cm e a s u r e m e n ts y s t e mi sd e v e l o p e dt o i m p r o v et h ed e s i g no f c p t sr e l a t e ds t r u c t u r e p a r t2a n a l y s e sb e a ml a n d i n gs h i f t sm a d eb y t h e r m a ld e f o r m a t i o n so fas h a d o wm a s ka n dv i b r a t i o no fan e wt y p eo fs h a d o wm a s k - a p e r t u r e g r i l l e a na u t o m a t i cm e a s u r e m e n ts y s t e mf o rc p td e c o l o r i z a t i o na n dav i b r a t i o nm e a s u r e m e n t s y s t e mf o ra p e r t u r e g r i l l e & r ee s t a b l i s h e d p a r t3a n a l y s e st h ed i f f e r e n c eo fp e r c e p t i o na n d d i s c r i m i n a t i o nt oc o l o rb e t w e e nt h eh u m a n e y e sa n dc c ds y s t e m ，a n dd e v e l o p sa n e wm e t h o d b a s e do nc c d t e c h n o l o g y t oe v a l u a t et h es c r e e nw h i t e - b a l a n c e t h i sd i s s e r t a t i o ne x p a t i a t e so nt h eb a s i cr e q u i r e m e n t , h i s t o r y , a n da c t u a l i t yo f t h eh d t v d i s p l a y s i no r d e rt ob et h ec h o i c eo fh d t v , d i f f e r e n tk i n d so f d i s p l a y sd e v e l o pm u c h f a s ti nt h er e c e n t y e a r s t h ed i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n t o f a l lk i n d so f d i s p l a y , a n dg e t st h ec o n c l u s i o n t h a t ，c p ts t i l lh a st h eg r e a ta d v a n t a g ei nt h et v t e r m i n a lf i e l du n d e rt h ec o n d i t i o nt h a tt h el c di s t a k i n gt h ep l a c eo fc p t i nt h ec d tf i e l d t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so fc p tw h i c hi n c l u d e s h i 曲一l u m i n a n c e ，h i g h c o n t r a s t ，h i g h - d e f i n i t i o n ，l o w p o w e r , a n dc o m p l a n a t i o n ，h a v e b e e n i n v e s t i g a t e d a b e r r a t i o no fe l e c t r o n i cl e n sm a d eb ye l e c t r o ng u na n da b e r r a t i o no fm a g n e t i cd e f l e c t i o ns y s t e m m a d eb yd ya r ec o m p r e h e n s i v e l yi n v e s t i g a t e d ，s oi st h es h a d o wm a s k se f f e c to ne l e c t r o nb e a m l a n d i n gs c r e e ne r r o r t h ec o n c l u s i o nc a nb eg e tt h a t ，b e c a u s et h ed i s t r i b u t i o no f e l e c t r o nb e a m t a n d i n gs c r e e p 。( d i s t r ；, b u t i o no f | u m | i n a n c e ) i sa f f e c t e db ym a n y k i n d so f f a c t o r s ，i tc a n n o tg e tt h e c o r r e c tf u n c t i o nb yc a l c u l a t i o n ，a n ds h o u l db eg e tb ym e a s u r e m e n ti n s t e a d a ne l e c t r o nb e a md i s t r i b u t i o na u t o m a t i cm e a s u r e m e n ts y s t e mw h i c hc a p t u r e si m a g eb yc c di s d e s i g n e d t om a k et h em e a s u r e m e n t f a s t e r , m o r ep r e c i s e a n dm o r e e f f i c i e n t b yu s i n g a u t o a d j u s t i n gb o u n d a r yc o n d i t i o n sa n dt h em e t h o do f t h r e ec u b e ds p l i n ec h i v ef i t t i n g ，t h es y s t e m s o f t w a r ec a nr e c o v e rb o t ho ft h eh o r i z o n t a la n dv e r t i c a lb e a mp r o f i l e t h em e a s u r e m e n ts y s t e m l j 浙江大学博士学位论文 c a na l s om e a s u r et h eb e a ml a n d i n gs c r e e ne r r o ro fc p t i tp r o v i d e sai m p o r t a n tm e a s u r e m e n ta n d a n a l y s i st o o lt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo f e l e c t r o ng u na n ddy ，a n di m p r o v et h ed e f i n i t i o no f c p t t h ee f f e c to n d i s p l a y c h a r a c t e r i s t i cm a d eb yt h e r m a ld e f o r m a t i o n so ft h es h a d o wm a s ki s c o m p r e h e n s i v e l yi n v e s t i g a t e d b yu s i n gt h ee l e c t r o nb e a md i s t r i b u t i o n a u t o m a t i cm e a s u r e m e n t s y s t e mw i t h am i c r o - d e f l e c t i v ec o i l ，ac o n c a v es p o ti nl u m i n a n c ed i s t r i b u t i o nc a rb eg e t i t c h a n g e si t sp o s i t i o nw h e nt h es h a d o wm a s kc h a n g e si t s f o r m t h es y s t e mc a na u t o m a t i c a l l y e v a l u a t et h ed e c o l o r i z a t i o no fc p t b yt r a c k i n gt h ep o s i t i o no fc o n c a v es p o t t h ev i b r a t i o no f a p e r t u r eg r i l l ew i l la f f e c tt h ed i s p l a yc h a r a c t e r i s t i c ，a n di ti sd i f f i c u l tt of o u n d ac o r r e c tv i b r a t i o n a n a l y s i sf u n c t i o nb e c a u s eo f i t sc o m p l i c a t e ds t r u c t u r e an e wm e t h o df o rm e a s u r i n gt h ev i b r a t i o n o fs h a d o wm a s kw i t h o u tt o u c hb yd e t e c t i n gt h el i g h td e n s i t yw i t hr e f l e c t i o nt y p eo p t i c a lf i b e r s e n s o ri sp r e s e n t e d t h em e a s u r e m e n ts y s t e mb a s e do nt h en e wm e t h o di sd e s i g n e dt om a k et h e v i b r a t i o nm e a s u r e m e n te a s i e rw o r k i n g ，f a s t e rc a l c u l a t i n g ，a n dg e tm o r ep r e c i s er e s u l t s i ti sa n i m p o r t a n tm e a s u r e m e n t a n da n a l y s i st o o lt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo f s h a d o w m a s ka n dd i s p l a y q u a l i t yo f c p t t h i sd i s s e r t a t i o na n a l y s e sa n dm e a s u r e st h ed i f f e r e n c eo fp e r c e p t i o na n dd i s c r i m i n a t i o nt oc o l o r b e t w e e nt h eh u m a nv i s u a ls y s t e ma n dc c d ，a n dr e v i s e st h ed i f f e r e n c eb yr g bt r i s t i m u l u sb a s e d o nw h i t ep o i n t an e wm e t h o dt h a te v a l u a t e st h ec o l o ra b e r r a t i o no f s c r e e nw i t hf r a c t a ld i m e n s i o n a n dc i e l u va eo ft h ef i e l d sb o r d e ru p o ne a c ho t h e ri s p r e s e n t e d t h ea u t o m a t i ce v a l u a t i o n s y s t e m w i t ht h en e wm e t h o db a s e do nc c dt e c h n o l o g yi s d e s i g n e d t oi l l u s t r a t et h ec o l o r a b e r r a t i o nd i s t r i b u t i o na n dt h el u m i n a n c ed i s t r i b u t i o no fd i s p l a yp r e c i s e l y i tc a ne v a l u a t ea n d a n a l y s et h eu n i f o r m i t yo f d i s p l a y w h i t e - b a l a n c ef a s t e r , m o r ep r e c i s e l y , a n dm o r eo b j e c t i v e l y k e yw o r d s ：h i g hd e f i n i t i o nt e l e v i s i o n ，e l e c t r o nb e a mp r o f i l e ，b e a ml a n d i n gs c r e e ne r r o r , d e c o l o r i z a t i o n ，v i b r a t i o nm e a s u r e m e n tw i t h o u tt o u c h ，c o l o r a b e r r a t i o nu n i f o r m i t ye v a l u a t i o n v 浙江大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 高清晰度电视发展及对显示器件的要求 人类从外界获得的信息6 0 来自视觉，2 0 来自听觉，其余的触觉、味觉和嗅觉，分 别占1 5 、3 $ 1 f2 ，因此具有视觉信息的电视得到迅速发展是很自然的。电视的产生和 发展缩短了时空距离，改变人们的生活习惯，把人类的生活方式带入了一个崭新的时代。电 视技术的发展经历了黑白电视和彩色电视两个阶段，黑白电视是在上世纪三十年代开始形 成，五十年代得到推广，彩色电视是由五十年代的n t s c 开始，六十年代发展成世界上现存 的n t s c ，p a l 和s e c a m 三大制式：到了八十年代，三大电视制式已开始受到挑战，人们 已看到制式本身的缺陷和不足，除了设法完善和改进以外，更熏要的是提出了新一代的高清 晰度电视h d t v 。世界各国致力于高清晰度电视的发展，并取得了巨大进展。 从上世纪八十年代初以来，日本、西欧和美国围绕h d t v 图像广播制式展开了复杂的 斗争。日本首先研制了m u s e 制【l 。j ，接着西欧提出并演示了h d m a c 制，1 9 9 0 年前后 美国推出全数字式h d t v 体制，经实验和改进，于1 9 9 3 年定为“大联盟”h d t v 系统，在 技术上有后来居上的明显优势【6 1 j 。 1 9 8 8 年在澳大利亚布里斯班举办的世界博览会和汉城奥运会的开幕式和闭幕式上， n h k 利用b s 一2 卫星成功地将m u s e 信号进行了全日本的现场直播。汉城奥运会时，大约 四百万人在全国的8 1 个指定场所的2 0 0 块显示屏上欣赏到了动态的高清晰度电视节目。1 9 9 0 年8 月起b s - - 2 b 号卫星上的一个转发器专门用于广播n h k 的m u s e 节目；从1 9 9 1 年1 1 月开始，日本便每天播送6 小时的h d t v 节目。由于接收系统较复杂，价格约为3 5 万美 元 9t o 】。 1 9 8 6 年春，欧洲确定了h d t v 联合攻关计划一尤里卡计划【j ”j ，1 9 8 9 年秋首次公布了 其系统方案，演示了全套h d t v 系统；1 9 9 2 年开路实现了h d - - m a c 制，通过卫星转播了 巴塞罗纳奥运会实况，西欧地区接收装置有8 0 0 套。在1 9 9 3 年5 月由欧广联( e b u ) 主持在 意大利p a l 研究所对h d - - m a c 制进行了专家评估：“就大部分节目说，h d - - m a c 制图像 质量达到了演播室信源质量”。因此，已满足1 9 8 6 年e b u 制定的要求，同意将h d - - m a c 规范推荐给欧洲负责标准的机构- - e t s l 。但由于1 9 9 0 年后美国全数字式h d t v 的崛起，1 9 9 3 年6 月欧共体调整了发展战略，在1 9 9 3 1 9 9 5 年，e b u 9 5 h d t v 项g t 第三阶段，除了继续 现有h d t v1 ：作外，并考虑数字s d t v ( 标准分辨率电视) 的世界性发展及其升级为h d t v 的潜力制式，目前已开发了p a l - - p l u s 制式、实现1 6 ：9 经数字和模拟两种信道的同播。 1 6 - 1 “ 美国先进电视顾问委员会( a c a t ) 于1 9 8 7 年着手开发h d t v 的研究。从1 9 8 7 1 9 9 1 年 浙江大学博二e 学位论文 先后提出2 3 个先进电视方案，经测试分析，在1 9 9 3 年2 月确定四个全数字式作为h d t v 候补方案，最终a c a t 建议四个方案结合起来，丁1 9 9 3 年5 月统一称为“大联盟”数字h d t v 系统。1 9 9 4 年1 月完成射频传输比较( 3 2 q a m 和v s b 调制) ，确定vsb 为调制方案。 a c a t 授权“人联盟”重做统一实验样机，在1 9 9 5 年初进行现场测试，最终把“大联盟” 系统作为美国地面h d t v 的电视广播标准，正式形成美国全数字hdtv 。 1 8 2 0 美国全数字式h d t v 在信源编码方面，采用目前最先进的数字压缩技术“j 。“大 联盟”应州信源自适应处理、瞬间冗余压缩、空域冗余压缩、人眼分辨力及提高编码效率而 实现。视频压缩标准采用m p e g - - 1 ，在主“层面”、主“等级”上完成。编码输出被打包成 “可变长度”数据包，形成打包基本码流。音频采用p c m 压缩。在信道传输上，采用最先 进的数字通信技术一信道自适应均衡、纠错编码、多电平残留边带调n ( g v s b 、1 6 v s b ) 、正 交频分复用。采用数字化射频发送，在相同接收条件下，其发射功率仅为模拟发送的1 1 0 ， 便可覆盖同样的服务区域。 从技术发展看，美国利用其在国际上一直处于领先地位的数字图像压缩技术、数字通信 技术、计算机技术和大规模数字集成电路技术，使美国提出的“大联盟”h d t v 地面传输体 制具有技术上最先进，体制更为全面彻底。但因h dtv 与现行彩电制式不兼容，需新建电 视台，h d t v 接收机价格昂贵( 几万美元) 等原因，遇到的实现问题也最多最复杂。 在上世纪8 0 年代初，中国科学院电子研究所己研制了提高行频的模拟h d tv 系统， 其为2 ：1 隔行扫描，3 0 6 6 2 k h z 行频，5 0 h z 场频。武汉大学无线电信息工程系也研制了一种 高清晰度工业电视系统p j 。我国对研制h d t v 非常重视，早在1 9 9 1 年就纳入了8 5 攻关计划。 国家白然科学基金委员会与，。电部组织了高清晰度电视广播的高技术研究。并且由电子工业 部牵头，广电部、体委参加联合提出了飞虹计划。我国对全数字h d t v 研究有一定的基础， 与发达国家相比，虽然我国在硬件方面，如计算机集成电路，摄像器件，记录设备等方面基 础较薄弱，有一定差距，但在信源压缩编码及信道编码方法的研究等软技术方面有一定的经 验。为促进高清晰度电视产业的迅速发展，国家成立了由经过挑选的来自多个科研机构的专 家组成的高清晰度电视总体组。由于国家的高度重视与支持，1 9 9 8 年总体组已经完成了中 国第一套h d t v 功能样机系统的研究开发，并在5 0 周年国庆之季进行了试播。目前，正在 此基础上与中国的广播者和制造商一起共同开发第二套也就是第二代h d t v 功能样机系统。 与第一代功能样机系统相比，第二代样机系统的主要技术改进有以下几点：样机系统的视频 格式采h j 国际通用图像格式，编码器能够对5 0 h z 和6 0 h z 的隔行图像进行编码；系统复用 器有可扩展到1 路高清晰度电视和1 路标准清晰度电视，或者直接复用4 路标准清晰度电视 的能力，也就是说第二代样机系统具备了构造成高清晰度电视和标准清晰度电视混合传输的 系统；我国白行研制的接收机显示器具备c p t 直接显示、背投、正投等多种形式。系统及 分机外部接口全部符合国际标准，确保能与国外有关设备直接连接。预计系统的l j 作稳定性 干“播覆盖范围均能达到试验使，l j ；| 要求。由上海交通大学研制成功的“高密度数字光盘高清 晰度电视码流播放仪”能橘放高清晰度电视节目，其节目的平均码率高达2 0 - - 2 5 m b s 以上， 2 浙江人学博i j 学位论文 分辨率达到1 9 2 0 1 0 8 0 ，各项指标均人人高丁普通d v d t 2 ”。2 0 0 1 年1 0 月至2 0 0 2 年3 月，4 个单位提出的5 个数字l h 视地面j “播标推的候选方案，已完成实验室和1 现场测试。分析总结 l ：作也已完成。此系统的移动模式性能将远远优t - a t s c 8 - - v s b 的移动性能。 高清晰度电视出现，电视画面质鼙的越来越高。归纳起米有如f 儿点： 1 、希望屏幕人、图像真实，这样由黑白电视发展到彩色电视；由球屏发展到直角屏、 纯平屏和超平屏，以后义出现了箨种投影电视。 2 、 画面图像要求清晰，由普通电视发展到高分辨率电视；由模拟信号传输、处理发展 剑数字信号传输、处理，出现了高清晰度电视( h d t v ) 。 3 、希望电视机( 包括监视器) 体积小、重量轻、功耗低，传统的c r t 发展到扁平的c r l t ； 电子束器件发展到等离子显示器件( p d p ) 、液晶显示器件( l c d ) ；最近出现了有机电子发光 器件。 4 、 要求画面对比度高、观看视角人，以适应强光环境一f 多人观看。 5 、对长期工作在显示屏前和观看电视的人们要有安全卫生保障，为防止x 射线影响， 需要降低c r t 器件的工作电压或采用其它类型的低压器件，如l c d 、p d p 、o e l ( 有机电子 发光) 等。 6 、 要求整机的性价比高，亦就是电视机( 包括监视器) 的性能指标要高、寿命要长、售 价要低。 用一类器件满足上述所有要求，是难以实现的，但国内外许多学者、专家、技术人员都 在不断地研究，提出了种种方案，改进各类器件的性能，研制了许多新器件，为高清晰度电 视发展打下了良好的基础。 1 2h d t v 用的显示器件的发展 随着h d t v 的发展，各种不同原理的显示器件层出不穷。主要有阴极射线管c r t ( 包括 彩色显示器c d t 和彩色显像管c p t ) 、发光二极管l e d 显示屏、真空荧光显示屏v f d 、液 晶显示屏l c d 、等离子体显示屏p d p 、场致发射显示屏f e d 和有机电致发光显示屏o l e d 等儿类。它们的性能指标各有优势和不足，谁将成为h d t v 的主流显示器件，竞争非常激 烈。在人屏幕化，提高分辨率与清晰度，增强亮度与对比度，减小体积超薄化，增人视角， 降低功耗这些方面，都在不懈的探索，取得了可喜的进展。下面就几项主要的特性，介绍一 r 它们的发展状况。 1 2 1 提高分辨率 l 、c p t 浙江人学博小学位论文 c p t 利川荫罩对具有微小角度著的三个电子束的掩敞作川，分别打到红、绿、监的荧 光粉条上而发光，如幽1 1 所示。它由电子枪、偏转系统、荫罩和荧光屏等组成。 图1 1c p t 结构幽 采_ l 4 渗钪氧化物阴极、浸渍阴极，以提高电子枪的发射电流密度和寿命；采用各种聚焦 性能高的电子枪，如四极动态聚焦透镜；引入高精度偏转线圈，减小各种偏转象差；荫罩选 州含镍、殷钢等低热涨的材料，减小荫罩孔节距，以提高整屏画质。 设计高分辨率的电子枪，可设法降低球差，减小光点尺寸，改善像散和偏转散焦。降低 球差的有效办法采用非旋转对称主透镜和厚金属大孔透镜口”。在管颈和束间距离不变的情 况r 。增大透镜直径，达到降低球差的目的。另外，改善预聚焦系统也可降低球差，例如， 采_ i _ 【j 四极场预聚焦透镜( s f l ) 等。用于c r t 的h e c 电子枪如图l 一2 所示，经过一个漏斗状 的绝缘物质，电子束通过极小的出口获得了很大的电流密度，通过杯状的预聚焦透镜，经主 透镜聚焦到荧光屏上，提高了亮度，还可减小电子束交叉点截面的直径和发散角等。” g 2 g 3g 4 图1 - - 2 具有杯状透镜的h e c r t 的电子轨迹示意图 松f 的d q - - d a f 、日立的a e a m d f 和s o n y 的m a l s ，这些动态电子枪采1 l | = | 了 相同的物理概念，在原来的四极透镜后增加了另一个四极透镜，以优化电子束到荧光屏的入 射角，以改善四角光点的椭圆形。为了提高亮度，设计了多束群的彩色显像管电子枪，它可 以减少扫描频率，增加总的平均束电流，而不增大单个峰值电流，不增大管颈的直径。 2 7 1 荫罩是c p t 的分色机构，又是决定分辨率的关键，分辨率越高，荫罩孔节距越小，制造【 艺越复杂，热变影响越严重。为此人们进行着不断的改进和探索新的结构。 h d t v 要求高分辨率，这必然导致荫罩孔的1 y 问距进一步减小。c r t 将从目前水平方 向上1 6 0 0 点向3 2 0 0 点过渡。随着1 0 0 0 d p i 及以上分辨率的打印机的实现和计算机的迅速发 展，2 0 m p i 的c r t 在近儿年内将有很人市场。而超细节距的屏幕将导致荫罩和荧光场以及 4 浙江人学博十学位论文 曝光一艺的改进。曝光系统中，新短波光将代替u v 光。目前一种电子束曝光系统已经可以 做到如此高的分辨率，但还未进入经济实州阶段。口8 】 由丁白会聚管使1 l j 的偏转线因为非均匀磁场，使电子束产生像散，另外由于电子束偏转 时水平方向及乖直方向的像平面和屏之间的差异，在显像管四周将产生模糊斑点，即所谓的 偏转散焦。像散和偏转散焦将降低分辨率。可以采用动态像散聚焦系统( d a f ) ，或称动态聚 焦系统( d f ) 【2 9 “1 米解决像散和偏转散焦，满足h d t v 用c p t 高分辨率的需要i2 ”。其原理是 将普通电子枪中的聚焦电极设计成内二块互相垂直放置的矩形孔板( 或圆柱形面板) 组成，一 块板上加聚焦电压v f ，另一块板上加v i + v d ( 为与扫描相同步的电压) 的电压，合理设计矩形 孔板的尺寸( 或圆柱面形面板的尺寸) 以及动态电压v d ，使其产生的四极电场对电子束产生水 平方向的会聚和垂直方向发散( 和非均匀偏转场产生的像散相反) ，从而校正像散，另一方面， 适当选抒v d ，可改变像平面的位置，从而解决偏转散焦的问题。图1 3 说明了像散币1 偏转 散焦的校止原理。 图1 3 像散和偏转散焦校正原理 松f 公司采用了s s c ( s a d d l e s a d d l ed e f l e c t i o ny o k ew i t hc o n v e r g e n c ec i r c u i t ) 偏转线圈 【3 2 】，设计了动会聚电路( a c c ) 和数字会聚电路( d c c ) ；日立公司采用了带c y 补正的数字 会聚系统f ”1 。这两种线网均采用了均匀偏转磁场的非自会聚系统。均匀偏转磁场的设计思 路是：尽鼙减小各向异性像散和高次失会聚误差，残余的各向同性失会聚误差通过动会聚电 路( a c c ) 或数字会聚电路( d c c ) 来校正。 h d t v 用d y 要适应更高频率下工作，并具有更高的精度，即更小的偏转像差。高清晰 度电视较高的行频可导致d y 的“过热”。因此，采用鞍形结构垂直线圈，线圈方面则采用 多股线即李兹线( l i t z ) ，以增加表面积，采用低损耗磁芯，将磁芯开槽等措施提高偏转线圈 灵敏度，降低温升。动态会聚补正( s s cd y ) 通过调节器进行会聚幅度和不对称性的调整。 它包括水平动态会聚电路，垂直动态会聚电路，角部会聚补正电路，和差动线圈和枪旋转补 正电路唧1 。 h i t a c h i 研制了一种开槽磁芯结构偏转系统口”，它在磁芯上具有许多凸起的磁极，偏转 线罔就绕在磁极之间的凹槽中；采用了多股l i t z 线和低损耗的磁芯材料。它解决了偏转像 芹与火会聚之间的矛盾，需要采用数字式校正系统。 上干廿：纪7 0 年代初，t o s h i b a 开发了r i s 系统【3 8 】，解决了大偏转角c r t 中如何减小偏转 功率，和如何防i r 电子束着屏和屏角会聚性能的恶化的问题。但是由丁当时条件的限制，没 5 浙江大学博1 学位论文 有对玻壳和线罔进行优化没计，因此：仃能效果并不显著。1 9 9 8 年t o s h i b a 重新对r i s 结构进 行了研究，开发了r a c ( r e c t a n g u l a rc o n e ) 系统 ”i 。在r a c 系统中不仅对玻壳和线圈结构进 行了优化、而且首次采用了矩形磁芯结构，使偏转灵敏度进一步提高，可以节能2 3 。 为了提高分辨率，荫罩节距和孔径越米越小，用于h d t v 的c p t 荫罩节距小y - 0 6 r a m ， 这给制造荫罩带米很人凼难。 2 、l c d l c d 技术是把液晶灌入两片偏振玻璃之间，加偏振光，控制光线的透光量，产生明暗。 ，l i i 丁电视显示的主要是有源矩阵驱动。如图1 4 所示，位于具有偏振板透明盒光源一侧的 红、绿、监彩色滤色片由液晶盒后边高亮度荧光灯照明，实现显示功能。有源矩阵驱动有三 种方式，m i m 二极管有源矩阵、非晶硅薄膜晶体营( a s i - - t f t ) 和多晶硅薄膜晶体营( p s i - - t f t ) ，现使用最多的是t f t l c d 。 口口口 光源 图1 4 彩色液晶显示屏的结构 l c d 显示屏越大，单幅图像包含的像素数越多，分辨率也越高。t o s h i b a 于1 9 9 5 年公布 其研制了3 9 c m 屏对角线，分辨率为1 9 2 0 x1 0 3 5 象素的l c d 板。n e c 于1 9 9 6 年公布其研制 了5 l e m 屏对角线，分辨率为1 6 0 0 x1 2 0 0 象素的l c d 板。s h a r p 于1 9 9 7 年公布其研制了5 1 c m 屏对角线，分辨率为1 2 8 0 1 0 2 4 象索的l c d 板。s a m s u n g 于1 9 9 8 年发布了7 6 c m 屏对角线， 分辨率为1 6 0 0 x 1 2 0 0 象素的l c d 板”i 。美国i b m 公司己于1 9 9 9 年制出了5 3 c m 屏对角线， 分辨率达到2 0 4 8 1 5 3 6 象素的q x g a 级分辨率的l c d 监视器；日本东芝公司则正在研制5 2 c m 屏对角线，分辨率为3 2 0 0 x 2 4 0 0 象素的l c d 板“1 。 2 0 0 1 年，r a i n b o w 显示公司用无缝隙拼接技术开发了对角线为3 7 5 英寸，像素数8 5 2x 4 8 0 亮度5 0 0 c d m 2 ，环境对比度5 0 0 ：1 ，暗场对比度2 0 0 ：1 的s p e c t r u m3 7 5 0 型l c d ”1 。 一般来说，当分辨率提高时，t f t l c d 器件的孔率会下降，从而引起图像质量的f 降。 在韩国推出的h p r 工艺中，氧化铟锡( i t 0 ) 4 3 - 4 6 1 象素电极则与数据线重迭，两者之间以一薄 绝缘膜隔开，而且以数据线遮蔽象素电极，从而抑制了孔率的下降，提高了分辨率。在大尺 寸高分辨率的t f t l c d 器件中，信号沿门线与数据线的延迟是分辨率提高的制约因素，网此 采州锅一类低电阻金属充当门线能有效地降低上述延迟。而对于宽视角条件f 的提高分辨 率，韩国推出了一种解决上述问题的新技术一脊状散射多域垂直校准( r f f m v a ) 模式技术， 6 浙江人学博i 学位论文 能较好地解决宽视角t f t l c d 器什的高分辨率问题。除了前述宽视角模式技术外，还有散 杂场开关( f p s ) 模式、图案化v a ( p v a ) 模式等，也能在宽视角条什r 有效的提高分辨率。 3 、p d p p d p 也是h d t v 的一个重要选择。按t 1 作方式不同，可分交流型f a c p d p i 利直流型 ( d c p d p ) 两人类，a c p d p 又有两种不同的基本结构，即表面放电式a c - - p d p 和对向放 电式a c - - p d p 。其中，表面放电式a c - - p d p 由丁具有结构简单、易 i = _ 制作、放电效率高 等优点，其原理示意图如图i 一5 所示。 搬荧光粉荧光粉荧光粉 图i 一5 彩色交流p d p 原理示意图 图中每个显示单元都设有一组电极，并按一定的排列形式涂敷有红、绿、蓝荧光粉，放 电单元内充有j l 十k p a 的惰性气体( 通常为n e - - x e 混合气体) ，当被选定的单元加上一定的 l 乜压后，其中的气体即产生放电，放电时发出的紫外光激发涂于单元内壁的荧光粉而发出红、 绿、监三基色光，这样通过空间混色和电路控制便可实现彩色显示。 白上世纪9 0 年代突破了彩色化的关键技术，彩色p d p 的发展突飞猛进。1 9 9 4 年日本 富士通公司率先进行对角线5 4 c m 彩色p d p 显示器的批量生产后，1 9 9 6 年1 0 月又开始了对 角线1 0 7 c m p d p 彩色电视的批量生产，目前该公司的生产量居世界第一。从1 9 9 8 年起，n e c 、 富+ 通、先锋已开始生产对角线1 2 7 c m 彩色p d p ，日本有6 家公司已能批量生产对角线1 0 0 c m 级彩色p d p 。除日本以外，美国p l a s m a c o 和日本松下公司合作，首次开发出对角线1 5 2 c m ， w x g a 彩色p d p ，其分辨率达到1 3 2 8 x 7 4 7 线。韩国l g 电子也不甘落后，继1 9 9 8 年推出 对角线1 0 2 c m ，1 2 7 c m 彩色p d p 后，2 0 0 0 年9 月在韩国举行的首届国际显示制造暨f p d 展 鉴会上，该公司义展出了对角线1 5 2 c m ，w x g a 彩色p d p ，分辨率1 3 6 0 x 7 6 8 线4 7 ”】。我 国东南人学研制成功荫罩式p d p ，简化了复杂的制造工艺，有望大大降低生产成本。 4 、o e l d 电致发光是最甲推出的平板显示器件之一。它是一种直接将电能转换成光能的现象，是 一种电场激励发光的电光效应。近年来发展起来的有机电致发光r g a n i ce 1 e c t r o l u m i n e s c e n c e - - o e l ) 显示器件是当前国际显示技术上的一个研究热点。有机电致发光是指在 电场驱动f ，有机荧光化合物被激发而导致发光之现象。氧化铟锡( i t o ) 透明电极利金属电 极分划川作彩色o e l 显示器件的刚极和阴极。在一定电压驱动f ，电子和空穴分别从阴极 平极注入至电子和空穴传输层，电子平空穴相退后形成激于而使发光分子激发，后者经弛 豫而发出可她光。辐射光可从氧化铟锡一侧观测到，金属电极膜同样也起着反射层的作，l j 。 7 浙江人学博l 。学位论文 i | = i 子与空穴传输层及发光层皆由有机材料( 包括低分子和高分子两类材料) 制成。 研制o e l d 彩色平板显示器的关键技术之一是如何实现优质的彩色像元。对此较为实 _ l 的方法有二种：采_ l l j 红、绿平监二种发光颜色象素点平面分布的方式；采_ l j 白光加滤色膜 的方式，利_ l l j 类似丁l c d 所_ 【_ 的彩色滤光片米达到全彩色效果；采川监色光加能量转化膜 的方式，即将监色显示作为色变换层，使其一部分转变成红色平绿色，从而形成彩色。当采 川向光加滤色膜的方式，对宽谱发射的多层s r s ：c e z n s ：m n 荧光粉，_ l j 彩色滤色膜进行滤色， 便可制出彩色有源矩阵e l 显示器什。采_ i = j 彩色滤色膜的彩色有源矩阵e l 阵列制造方法有 如f 两种：一种是利川止方形彩色滤色膜对准1 2 8 0 x1 0 2 4 像素有源矩阵，产生出6 4 0 5 1 2 像素的彩色显示。在该法中，将有机颜料直接沉积至i t o 电极上。另一种方法则是采州液 晶光阀，对6 4 0 4 8 0 彩色有源短阵e l 显示进行滤色1 5 0 _ 5 2 1 。 5 、f e d f e d 是一种真空微电子器件( v m d ) ，它是使用冷阴极的、矩阵式阴极射线管( c r t ) 阵 列。f e d 和c r t 主动型发光的基本原理相同。电子从阴极射出，然后与覆盖在阳极上的荧 光粉相撞击而发山光，其结构如图1 6 所示。 玻璃基板 电阻薄膜 极 阴极 极 极 图1 - - 6f e d 的结构 f e d 产生图像的原理与c r t 相同，但每个像素内有近1 0 0 0 2 0 0 0 个微尖发射体，大最 微尖发射电流的统计平均，产生了很好的冗余度和均匀性，画面质量和分辨率可做到优于 c r t ，具有体积小，电压低，功耗小，响应快，重量轻等的优点p 。 最早进行f e d 产业化的公司为p i x t e c h ，它在技术上依靠法国国家电子学实验室( l e t i ) ， 该集团已经有5 2 j n 单色f e d 、5 6 i n 和8 5 i n 的全彩色f e d 5 4 心1 。m i c r o n 显示公司在s i d 9 5 会议上展示了州o 7 i nf e d 作取景器的两台r c a 生产的p r 0 8 4 5 摄像机，在快速晃动时没有 削像污点，性能很稳定【”1 。f e d 公司则为美国空军开发2 5 i n5 1 2 5 1 2 像素的f e d 。在s i d 9 8 会议上，摩托罗拉展示了用丁全球定位系统g p s 的5 1 i n1 4 v g a 的f e d ，f u t a b a 公司展示 _ r 州丁o e m 产晶的v g a ( 6 4 0 4 8 0 ) 以及i 4 一v g a ( 3 2 0 2 4 0 ) 的产品。韩国的s a m s u n g 公司 在s i d 9 7 上展示了4 j n 全彩色f e d