显示技术第1章绪论

显示技术主讲老师：李诚

桂林电子科技大学20111显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第1页!李文峰光电显示技术

清华大学出版社，2010.使用教材2显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第2页!1、余理富

信息显示技术.

电子工业出版社，2004

2、张兴义.电子显示技术.

北京理工大学出版社，1995

主要参考书目3显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第3页!目录

第1章绪论第2章阴极射线管显示技术第3章液晶显示技术第4章发光二极管显示技术4显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第4页!第1章绪论

1.1显示技术概述

1.1.1研究显示技术的意义1.1.2显示技术的发展过程1.1.3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人眼的视觉特性1.2.3色彩学基础1.2.4显示器件主要性能指标5显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第5页!

第1章绪论1.1.1研究显示技术的意义信息获取是信息传输、处理、显示和存储的前提，是人类认识客观世界的首要步骤。人类感知世界首先靠自己的感觉器官，眼睛具有对信息并行处理功能，它所获得的信息占总获得信息量的65%以上。视觉60％听觉20％触觉15％视觉信息特别是图像，能达到“眼见为实”、“一目了然”的效果。图像显示成为信息显示的最重要的方式。图1-1信息获取示意图6显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第6页!

（3）1928年，佐里金又取得了彩色电视系统的发明专利。

（4）1950年，RCA公司研制了只彩色显像管。1.1.2显示技术的发展过程

第1章绪论图1-3彩色CRT和彩色电视机7显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第7页!(1)主动发光型和被动显示型1.1.3显示器件分类

第1章绪论主动发光型：利用信息调制各像素的发光亮度和颜色进行直接显示。例如：阴极射线管CRT、等离子体显示器PDP、电致发光显示ELD、真空荧光管VFD、场致发光显示器FED、发光二极管LED、辉光放电管GDD

非主动发光型：本身不发光，利用信息调制外光源进行显示。

例如：液晶显示器LCD、电致变色显示器ECD、

电泳显示器EPD、铁电陶瓷显示器PLZT

8显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第8页!105

图1-5电磁辐射波谱频率（Hz）波长（m）10101015102010253×1033×10-73×10-23×10-123×10-17无线电波红外线紫外线X射线宇宙射线红橙黄绿青蓝紫780nm380nm可见光

第1章绪论（1）光的辐射波谱1.2.1光的基本特性9显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第9页!

第1章绪论1.2.1光的基本特性40W的钨丝灯泡其输出的光通量约为468lm，发光效率为11.7lm／W；40W的日光灯可以输出2100lm的光通量，发光效率为52.5lm／W；

电视演播室卤钨灯其发光效率大约可达80～

100lm／W。

10显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第10页!

第1章绪论1.2.1光的基本特性

(c)光照度：单位受光面积上所接收的光通量称为光照度。单位勒克斯(lx),用符号E表示。（描述受光面积的明亮程度）

E

=dΦ/ds

（1-2）表1-1典型环境下的光照度环境条件光照度环境条件光照度八级星光0.000000019读书必须照明度30黑夜0.001～

0.02晴天100～

500月夜0.02～

0.2晴天室外1000～100000阴天室内5～10演播室照明度300～

200011显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第11页!

第1章绪论1.2.1光的基本特性

表1-2一些实际光源的亮度（尼特）

光源亮度光源亮度太阳表面1500000000满月面25000超高压水银灯1200000000电视荧光屏80～120日光灯5000～10000人眼最小灵敏度0.00000112显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第12页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性

（2）人眼的视觉灵敏度

锥状细胞又可分成三类，分别称为红敏细胞、绿敏细胞、蓝敏细胞它们各自的相对视敏函数曲线分别为VR（λ）、VG（λ）VB（λ）如图1-7所示，其峰值分别在580nm、540nm、440nm处，VB（λ）曲线幅度很低，已将其放大20倍。

图1-7标准视敏度曲线400500600700波长nm相对视敏度1.00.80.60.40.20V(λ)VG(λ)20VB(λ)VR(λ)13显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第13页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性

当混合红绿光同时作用于视网膜时，分别使红敏细胞、绿敏细胞同时受激励，只要混合光的比例适当，所引起的彩色感觉，可以与单色黄光引起的彩色感觉完全相同。

不同波长的光对三种细胞的刺激量是不同的，产生的彩色视觉各异，人眼因此能分辨出五光十色的颜色。

14显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第14页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性分辨力：眼睛对被观察物上相邻两点之间能分辨的最小距离所对应的视角θ的倒数，即分辨力=1/θ（1-4）用L表示眼睛与图像之间的距离，d表示能分辨的两点间最小距离，则有：

θ=3438（′）

（1-5）15显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第15页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性消失，也是按近似指数规律下降。人眼的亮度感觉总是滞后于实际亮度的，这一特性称为视觉惰性或视觉暂留。t光脉冲亮度(a)作用于人眼的光脉冲亮度(b)主观亮度感觉(a)t1tt2视觉亮度(b)图1-9人眼的视觉惰性

图1-9(a)表示作用于人眼的光脉冲，图1-9(b)表示该光脉冲造成的主观亮度感觉，它滞后于实际的光脉冲。16显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第16页!

第1章绪论1.2.3色彩学基础

（1）彩色三要素

描述一种色彩需要用亮度、色调和饱和度三个基本参量，这三个参量称为彩色三要素。

17显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第17页!

第1章绪论1.2.3色彩学基础

色调反映彩色的类别例如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色。

发光物体的色调由光的波长决定，不同波长的光呈现不同的色调。

不发光物体的色调由照明光源和该物体的吸收、反射或透射特性共同决定。18显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第18页!

第1章绪论1.2.3色彩学基础高饱和度的彩色光可加白光来冲淡成低饱和度彩色光。饱和度最高称为纯色或饱和色。谱色光就是纯色光，其饱和度为100%。饱和度低于100%的彩色称也称为非饱和色，日常生活中所见到的大多数彩色是非饱和色。白光的饱和度为0。19显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第19页!

第1章绪论1.2.3色彩学基础三基色原理是彩色电视技术的基础，摄像机把图像分解成三基色信号，电视机又用三基色信号配出原图像的色彩，图像信息的传送变得容易实现。20显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第20页!

第1章绪论1.2.4显示器件主要性能指标（2）分辨率分辨率是指屏幕上单位面积显示像素的数量。（3）亮度显示器件的亮度，是指从给定方向上观察的任意表面单位投射面积上的发光强度。单位为cd/，不同的场合对亮度的要求不同。21显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第21页!

第1章绪论1.2.4显示器件主要性能指标（6）分辨力能够分辨出图像最小细节的能力，是人眼观察图像清晰程度的标志，用能够从屏幕上分辨出黑白交替直线条的总数来表示。

CRT显示器用每帧画面的扫描行数或扫描线数来表示，如

525行，625行，1024行等。平板显示则直接用电极线数来表示，例如1024×768，指水平分辨力1024线，垂直分辨力768线，它所显示的画面是由1024×768个像素构成。高清电视(HDTV)扫描行数或电极线数要大于1000。

显然，分辨力越高，则每帧画面的像素就越多，包含的细节越多，信息量就越大，图像越清晰。

22显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第22页!

第1章绪论1.2.4显示器件主要性能指标

全白全黑画面的切换所需的驱动电压是比较高的，所以切换速度比较快；而实际应用中大多数都是灰阶画面的切换（其实质是液晶不完全扭转，不完全透光），所需的驱动电压比较低，故切换速度相对较慢。

（b）灰阶响应时间：是描述液晶显示器各像素点对中等幅值输入信号反应的速度。即像素由灰转灰所需要的时间。23显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第23页!

第5章等离子体第6章激光显示技术第7章新型光电显示技术第8章大屏幕显示技术24显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第24页!第1章绪论1.1显示技术概述显示技术：将电子设备输出的电信号转换成视觉可见的图像、图形、数码及字符等光信号的一门技术。光电显示技术是多学科交叉技术，包括光学、激光、电子学、材料、发光、视觉、色彩等相关知识。25显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第25页!1.1.2显示技术的发展过程

（1）1897年，德国人布劳恩发明了只CRT，实现了电信号向光输出的转换，成为电子显示技术的起点。（2）1924年，美国无线电公司(RCA)俄裔科学家佐里金发明的光电摄像管和显像管打开了电视系统由机械进入电子时代的大门，出现了黑白电视。

第1章绪论图1-2CRT和黑白电视机26显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第26页!

（5）

60-70年代至今发展起来的是平板显示器LCD、LED、PDP、ELD等显示器。1.1.2显示技术的发展过程

使用LCD屏的电脑显示器使用PDP屏的彩色电视机如今平板显示器所占市场份额已超过CRT。

第1章绪论图1-4新型彩色平板显示器27显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第27页!1.2显示参量与人的因素

第1章绪论人能感觉到图像的颜色和亮度是眼睛的生理结构造成的。在显示技术中，显示效果和人眼的特性有着很大的关系。

波长不同的可见光光波，给人的颜色感觉不同，亮度感觉也不同，人眼对不同波长光的灵敏度是不同的。28显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第28页!

第1章绪论1.2.1光的基本特性（2）光的度量单位(a)光通量：光源单位时间内发出的光量称为光通量。单位为流（lm)

，

用符号Φ表示。（描述发光能力）光通量与眼睛的分光敏感度有关。

当λ＝555nm的单色光辐射功率为1W时，产生的光通量为683lm，或称1光瓦。在其它波长时，由于相对视敏度V(λ)下降相同辐射功率所产生的光通量随之下降。29显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第29页!

第1章绪论1.2.1光的基本特性(b)发光强度：光源在给定方向的单位立体角辐射的光通量称为光源在该方向的发光强度。单位为坎德拉（cd)

，用符号I表示。

I

=dΦ/dω

（1-1）

30显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第30页!

第1章绪论1.2.1光的基本特性

(d)亮度：垂直于传播方向单位面积上的发光强度称为亮度。单位尼特(cd/),用L表示。（描述发光体表面的明亮程度）

L

=(dΦ/dω)/ds

（1-3）

图1-2视在面积31显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第31页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性（1）人眼的视觉生理基础人眼视网膜上有大量的光敏细胞，按形状分为杆状细胞和锥状细胞。杆状细胞灵敏度很高，但却对彩色不敏感，人的夜间视觉主要靠它起作用，因此，在暗处只能看到黑白形象而无法辨别颜色。锥状细胞既可辨别光的强弱，又可辨别颜色，白天视觉主要由它来完成。

图1-6眼球的构造32显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第32页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性

三条曲线的总和等于相对视敏函数曲线（λ），三条曲线是部分交叉重叠的，很多单色光同时处于两条曲线之下。

例如：600nm的单色黄光就处在VR（λ）、VG（λ）曲线之下，所以600nm的单色黄光既激励了红敏细胞，又激励了绿敏细胞，引起混合的感觉。33显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第33页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性

（3）人眼的分辨力

分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分辨能力。

图1-8人眼的分辨力dLθ34显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第34页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性

（4）人眼的视觉堕性实验证明，人眼的主观亮度感觉与客观光的亮度不是同步的。当一定强度的光突然作用于视网膜时，不能在瞬间形成稳定的主观亮度感觉，而是按近似指数规律上升；当亮度突然消失后，人眼的亮度感觉并不立即35显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第35页!第1章绪论1.2.2人眼的视觉特性

图中，光脉冲消失后，亮度感觉还要一段时间才能消失。图1-9(b)中t1～t2就是视觉暂留时间。在中等亮度的光刺激下，视力正常的人视觉暂留时间约为0.1s。

人眼视觉暂觉留时间，在日间视觉时约为0.02秒，中介视觉时为0.1秒，夜间视觉时为0.2秒。

36显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第36页!

第1章绪论1.2.3色彩学基础

亮度反映光的明亮程度

光谱一定的彩色光（发光物体），辐射功率越大，亮度越高，反之则亮度越低。

不发光物体的亮度取决于它反射光功率的大小。照射光越强，物体越明亮，反之则越暗。物体的反射性能越好，物体越明亮，反之则越暗。37显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第37页!

第1章绪论1.2.3色彩学基础色饱和度反映彩色光的深浅程度

同一色调的彩色光，会给人以深浅不同的感觉。例如：深红、粉红是两种不同饱和度的红色，深红色饱和度高，粉红色饱和度低。饱和度与彩色光中的白光比例有关，白光比例越大，饱和度越低。38显示技术第1章绪论共43页，您现在浏览的是第38页!

第1章绪论1.2.3色彩学基础

（2）三基色原理

a）自然界中绝大多数的彩色可以分解为三基色，三基色按一定比例混合，可以得到自然界中绝大多数的彩色；

b）三种基色必须是相互独立的；

c）混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定；

d）混合色的亮度等