顯示技術(shù)緒論P(yáng)PT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1顯示技術(shù)緒論顯示技術(shù)緒論2主要參考書目第1頁/共42頁3目 錄 第2頁/共42頁4第3頁/共42頁5第1章 緒論 1.1 顯示技術(shù)概述 研究顯示技術(shù)的意義顯示技術(shù)的發(fā)展過程顯示器件分類 1.2 顯示參量與人的因素 光的基本特性人眼的視覺特性色彩學(xué)基礎(chǔ)顯示器件主要性能指標(biāo)第4頁/共42頁6第1章 緒 論1.1 顯示技術(shù)概述顯示技術(shù)：將電子設(shè)備輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換 成視覺可見的圖像、圖形、數(shù)碼及 字符等光信號(hào)的一門技術(shù)。 光電顯示技術(shù)是多學(xué)科交叉技術(shù)， 包括光學(xué)、激光、電子學(xué)、材料、發(fā)光 、視覺、色彩等相關(guān)知識(shí)。第5頁/共42頁7 第1章 緒 論研究顯示技術(shù)的意義 信息獲取是信息傳輸、處理、顯

2、示和存儲(chǔ)的前提，是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的首要步驟。人類感知世界首先靠自己的感覺器官，眼睛具有對(duì)信息并行處理功能，它所獲得的信息占總獲得信息量的65%以上。視覺60聽覺20觸覺15視覺信息特別是圖像，能達(dá)到“眼見為實(shí)”、“一目了然”的效果。圖像顯示成為信息顯示的最重要的方式。圖1-1 信息獲取示意圖第6頁/共42頁8顯示技術(shù)的發(fā)展過程 （1）1897年，德國人布勞恩發(fā)明了第一只CRT，實(shí)現(xiàn)了電信號(hào)向光輸出的轉(zhuǎn)換，成為電子顯示技術(shù)的起點(diǎn)。 （2）1924年，美國無線電公司(RCA)俄裔科學(xué)家佐里金發(fā)明的光電攝像管和顯像管打開了電視系統(tǒng)由機(jī)械進(jìn)入電子時(shí)代的大門，出現(xiàn)了黑白電視。 第1章 緒 論圖1- 2

3、 CRT和黑白電視機(jī)第7頁/共42頁9 （3）1928年，佐里金又取得了彩色電視系統(tǒng)的發(fā)明專利。 （4）1950年，RCA公司研制了第一只彩色顯像管。顯示技術(shù)的發(fā)展過程 第1章 緒 論圖1- 3 彩色CRT和彩色電視機(jī)第8頁/共42頁10 （5） 60-70年代至今發(fā)展起來的是平板顯示器LCD、LED、PDP、ELD等顯示器。顯示技術(shù)的發(fā)展過程 使用LCD屏的電腦顯示器 使用PDP屏的彩色電視機(jī)如今平板顯示器所占市場(chǎng)份額已超過CRT。 第1章 緒 論圖1- 4 新型彩色平板顯示器第9頁/共42頁11(1) 主動(dòng)發(fā)光型和被動(dòng)顯示型顯示器件分類 第1章 緒 論主動(dòng)發(fā)光型：利用信息調(diào)制各像素的發(fā)光亮

4、度和 顏色進(jìn)行直接顯示。 例如： 陰極射線管 CRT、 等離子體顯示器PDP、 電致發(fā)光顯示ELD、 真空熒光管 VFD、 場(chǎng)致發(fā)光顯示器FED、 發(fā)光二極管 LED、 輝光放電管 GDD非主動(dòng)發(fā)光型：本身不發(fā)光，利用信息調(diào)制外光源 進(jìn)行顯示。 例如： 液晶顯示器 LCD、 電致變色顯示器 ECD、 電泳顯示器 EPD、 鐵電陶瓷顯示器 PLZT第10頁/共42頁121.2 顯示參量與人的因素 第1章 緒 論 人能感覺到圖像的顏色和亮度是眼睛的生理結(jié)構(gòu)造成的。 在顯示技術(shù)中，顯示效果和人眼的特性有著很大的關(guān)系。 波長不同的可見光光波，給人的顏色感覺不同，亮度感覺也不同，人眼對(duì)不同波長光的靈敏度

5、是不同的。第11頁/共42頁13105 圖1-5 電磁輻射波譜頻率（Hz）波長（m）10101015102010253103310-7310-2310-12310-17無線電波紅外線紫外線X射線宇宙射線紅橙 黃 綠青藍(lán)紫780nm380nm可見光 第1章 緒 論（1）光的輻射波譜光的基本特性第12頁/共42頁14 第1章 緒 論光的基本特性（2） 光的度量單位 (a)光通量：光源單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量 稱為光通量。單位為流（lm) ， 用符號(hào)表示。（描述發(fā)光能力）光通量與眼睛的分光敏感度有關(guān)。 當(dāng)555nm的單色光輻射功率為1W時(shí)，產(chǎn)生的光通量為683lm，或稱1光瓦。在其它波長時(shí)，由于相對(duì)視敏

6、度V()下降相同輻射功率所產(chǎn)生的光通量隨之下降。第13頁/共42頁15 第1章 緒 論光的基本特性 40W的鎢絲燈泡其輸出的光通量約為468lm，發(fā)光效率為11.7 lmW； 40W的日光燈可以輸出2100lm的光通量，發(fā)光效率為52.5 lmW； 電視演播室鹵鎢燈其發(fā)光效率大約可達(dá)80 100 lmW。 第14頁/共42頁16 第1章 緒 論光的基本特性 (b)發(fā)光強(qiáng)度： 光源在給定方向的單位立 體角輻射的光通量稱為光源 在該方向的發(fā)光強(qiáng)度。單位 為坎德拉（cd) ，用符號(hào)I表示。 I = d /d （1-1） 第15頁/共42頁17 第1章 緒 論光的基本特性 (c)光照度：單位受光面積上

7、所接收的光通 量稱為光照度。單位勒克斯(lx), 用符號(hào)E表示。（描述受光面積的明亮程度） E = d /ds （1-2） 表1-1典型環(huán)境下的光照度環(huán)境條件環(huán)境條件光照度光照度環(huán)境條件環(huán)境條件光照度光照度八級(jí)星光八級(jí)星光0.0000000190.000000019讀書必須照明度讀書必須照明度3030黑夜黑夜0.001 0.001 0.020.02晴天晴天100 100 500500月夜月夜0.02 0.02 0.20.2晴天室外晴天室外1000 1000 100000100000陰天室內(nèi)陰天室內(nèi)5 5 10 10演播室照明度演播室照明度300 300 20002000第16頁/共42頁18

8、第1章 緒 論光的基本特性 (d)亮度：垂直于傳播方向單位面積上的發(fā) 光強(qiáng)度稱為亮度。單位尼特(cd/ ), 用L表示。（描述發(fā)光體表面的明亮程度） L = (d /d )/ ds （1-3） 圖1-2 視在面積m2第17頁/共42頁19 第1章 緒 論光的基本特性 表1-2 一些實(shí)際光源的亮度 （尼特） 光源光源亮度亮度光源光源亮度亮度太陽表面太陽表面15000000001500000000滿月面滿月面2500025000超高壓水銀燈超高壓水銀燈12000000001200000000電視熒光屏電視熒光屏80 80 120 120日光燈日光燈5000 5000 10000 10000人眼最小

9、靈敏度人眼最小靈敏度0.0000010.000001第18頁/共42頁20第1章 緒 論人眼的視覺特性（1）人眼的視覺生理基礎(chǔ) 人眼視網(wǎng)膜上有大量的光敏細(xì)胞，按形狀分為桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。 桿狀細(xì)胞靈敏度很高，但卻對(duì)彩色不敏感，人的夜間視覺主要靠它起作用，因此，在暗處只能看到黑白形象而無法辨別顏色。 錐狀細(xì)胞既可辨別光的強(qiáng)弱，又可辨別顏色，白天視覺主要由它來完成。 圖1- 6 眼球的構(gòu)造第19頁/共42頁21第1章 緒 論人眼的視覺特性 （2）人眼的視覺靈敏度 錐狀細(xì)胞又可分成三類，分別稱為紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞、藍(lán)敏細(xì)胞它們各自的相對(duì)視敏函數(shù)曲線分別為VR（）、VG（）VB（）如圖1-7所示，其

10、峰值分別在580nm、540nm、440nm處，VB（）曲線幅度很低，已將其放大20倍。 圖1-7 標(biāo)準(zhǔn)視敏度曲線400500600700波長nm相對(duì)視敏度1.00.80.60.40.20V()VG()20VB()VR()第20頁/共42頁22第1章 緒 論人眼的視覺特性 三條曲線的總和等于相對(duì)視敏函數(shù)曲線（），三條曲線是部分交叉重疊的，很多單色光同時(shí)處于兩條曲線之下。 例如：600nm的單色黃光就處在VR（）、VG（）曲線之下，所以600nm的單色黃光既激勵(lì)了紅敏細(xì)胞，又激勵(lì)了綠敏細(xì)胞，引起混合的感覺。第21頁/共42頁23第1章 緒 論人眼的視覺特性 當(dāng)混合紅綠光同時(shí)作用于視網(wǎng)膜時(shí)，分別使

11、紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞同時(shí)受激勵(lì)，只要混合光的比例適當(dāng)，所引起的彩色感覺，可以與單色黃光引起的彩色感覺完全相同。 不同波長的光對(duì)三種細(xì)胞的刺激量是不同的，產(chǎn)生的彩色視覺各異，人眼因此能分辨出五光十色的顏色。 第22頁/共42頁24第1章 緒 論人眼的視覺特性 （3）人眼的分辨力 分辨力是指人眼在觀看景物時(shí)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力。 圖1-8 人眼的分辨力dL第23頁/共42頁25第1章 緒 論人眼的視覺特性 分辨力：眼睛對(duì)被觀察物上相鄰兩點(diǎn)之間能分辨的最小距離所對(duì)應(yīng)的視角的倒數(shù)，即 分辨力= 1/ （1-4）用L表示眼睛與圖像之間的距離，d表示能分辨的兩點(diǎn)間最小距離，則有： =3438 （） （1-5）6

12、0360L2dLd第24頁/共42頁26第1章 緒 論人眼的視覺特性 （4）人眼的視覺墮性 實(shí)驗(yàn)證明，人眼的主觀亮度感覺與客觀光的亮度不是同步的。 當(dāng)一定強(qiáng)度的光突然作用于視網(wǎng)膜時(shí)，不能在瞬間形成穩(wěn)定的主觀亮度感覺，而是按近似指數(shù)規(guī)律上升；當(dāng)亮度突然消失后，人眼的亮度感覺并不立即第25頁/共42頁27第1章 緒 論人眼的視覺特性消失，也是按近似指數(shù)規(guī)律下降。人眼的亮度感覺總是滯后于實(shí)際亮度的，這一特性稱為視覺惰性或視覺暫留。t光脈沖亮度(a)作用于人眼 的光脈沖亮度(b)主觀亮度感覺(a)t1tt2視覺亮度(b) 圖1-9人眼的視覺惰性 圖1-9(a)表示作用于人眼的光脈沖，圖1-9(b)表示

13、該光脈沖造成的主觀亮度感覺，它滯后于實(shí)際的光脈沖。第26頁/共42頁28第1章 緒 論人眼的視覺特性 圖中，光脈沖消失后，亮度感覺還要一段時(shí)間才能消失。圖1-9(b)中t1t2就是視覺暫留時(shí)間。 在中等亮度的光刺激下，視力正常的人視覺暫留時(shí)間約為0.1s。 人眼視覺暫覺留時(shí)間，在日間視覺時(shí)約為0.02秒，中介視覺時(shí)為0.1秒，夜間視覺時(shí)為0.2秒。 第27頁/共42頁29 第1章 緒 論色彩學(xué)基礎(chǔ) （1）彩色三要素 描述一種色彩需要用亮度、色調(diào)和飽和度三個(gè)基本參量，這三個(gè)參量稱為彩色三要素。 第28頁/共42頁30 第1章 緒 論色彩學(xué)基礎(chǔ) 亮度反映光的明亮程度 光譜一定的彩色光（發(fā)光物體），

14、輻射功率越大，亮度越高，反之則亮度越低。 不發(fā)光物體的亮度取決于它反射光功率的大小。 照射光越強(qiáng)，物體越明亮，反之則越暗。 物體的反射性能越好，物體越明亮，反之則越暗。第29頁/共42頁31 第1章 緒 論色彩學(xué)基礎(chǔ) 色調(diào)反映彩色的類別 例如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色。 發(fā)光物體的色調(diào)由光的波長決定，不同波長的光呈現(xiàn)不同的色調(diào)。 不發(fā)光物體的色調(diào)由照明光源和該物體的吸收、反射或透射特性共同決定。第30頁/共42頁32 第1章 緒 論色彩學(xué)基礎(chǔ) 色飽和度反映彩色光的深淺程度 同一色調(diào)的彩色光，會(huì)給人以深淺不同的感覺。 例如：深紅、粉紅是兩種不同飽和度的紅色，深紅色飽和度高，粉紅色飽和度

15、低。飽和度與彩色光中的白光比例有關(guān)，白光比例越大，飽和度越低。第31頁/共42頁33 第1章 緒 論色彩學(xué)基礎(chǔ) 高飽和度的彩色光可加白光來沖淡成低飽和度彩色光。 飽和度最高稱為純色或飽和色。譜色光就是純色光，其飽和度為100%。 飽和度低于100%的彩色稱也稱為非飽和色，日常生活中所見到的大多數(shù)彩色是非飽和色。白光的飽和度為0。第32頁/共42頁34 第1章 緒 論色彩學(xué)基礎(chǔ) （2）三基色原理 a）自然界中絕大多數(shù)的彩色可以分解為三基色，三基色按一定比例混合，可以得到自然界中絕大多數(shù)的彩色； b）三種基色必須是相互獨(dú)立的； c）混合色的色調(diào)和飽和度由三基色的混合比例決定； d）混合色的亮度等于

16、三種基色亮度之和。第33頁/共42頁35 第1章 緒 論色彩學(xué)基礎(chǔ) 三基色原理是彩色電視技術(shù)的基礎(chǔ)，攝像機(jī)把圖像分解成三基色信號(hào)，電視機(jī)又用三基色信號(hào)配出原圖像的色彩，圖像信息的傳送變得容易實(shí)現(xiàn)。第34頁/共42頁36 第1章 緒 論顯示器件主要性能指標(biāo)（1）像素 像素是組成圖像的最小單位，具有一定的 亮度和色彩屬性。 表1-3 顯示器制式與像素、寬高比m2NoImage第35頁/共42頁37 第1章 緒 論顯示器件主要性能指標(biāo)（2）分辨率 分辨率是指屏幕上單位面積顯示像素的數(shù)量。（3）亮度 顯示器件的亮度，是指從給定方向上觀察 的任意表面單位投射面積上的發(fā)光強(qiáng)度。單位 為cd/ ，不同的場(chǎng)合

17、對(duì)亮度的要求不同。NoImagem2第36頁/共42頁38 第1章 緒 論顯示器件主要性能指標(biāo)NoImage（4）對(duì)比度 指畫面上最大亮度與最小亮度的比。 好的圖像顯示應(yīng)達(dá)到30:1的對(duì)比度。對(duì)比度越高，還原的畫面層次感越好。（5）灰度 指圖像畫面上亮度的等級(jí)差別。 顯示器重現(xiàn)原圖像時(shí)灰度應(yīng)達(dá)到8級(jí)左右；顯示灰度級(jí)數(shù)越多，圖像層次越分明；人眼在明亮的白天觀看圖片時(shí)可分辨的最大灰度級(jí)為100級(jí)。圖1-10 八級(jí)灰度等級(jí)示意圖第37頁/共42頁39 第1章 緒 論顯示器件主要性能指標(biāo)（6）分辨力 能夠分辨出圖像最小細(xì)節(jié)的能力，是人眼觀察圖像清晰程度的標(biāo)志，用能夠從屏幕上分辨出黑白交替直線條的總數(shù)來

18、表示。 CRT顯示器用每幀畫面的掃描行數(shù)或掃描線數(shù)來表示， 如 525行，625行，1024行等。 平板顯示則直接用電極線數(shù)來表示，例如1024768，指 水平分辨力1024線，垂直分辨力768線，它所顯示的畫面是 由 1024768個(gè)像素構(gòu)成。 高清電視(HDTV)掃描行數(shù)或電極線數(shù)要大于1000。 顯然，分辨力越高，則每幀畫面的像素就越多， 包含的細(xì)節(jié)越多，信息量就越大，圖像越清晰。 第38頁/共42頁40 第1章 緒 論顯示器件主要性能指標(biāo)（7）響應(yīng)時(shí)間 （a)黑白響應(yīng)時(shí)間:是描述液晶顯示器各像素點(diǎn)對(duì)黑白信號(hào)反應(yīng)的速度。即像素由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗所需要的時(shí)間（其原理是在液晶分子內(nèi)施加電壓，使液晶分子扭轉(zhuǎn)與回復(fù)）。 響應(yīng)時(shí)間越短有利于畫面的快速切換，在顯示快速運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)像。 。 一般將黑白響應(yīng)時(shí)間分為兩個(gè)部分：上升時(shí)間（Rise time）和下降時(shí)間（Fall time），而表示時(shí)以兩者之和為準(zhǔn)。第39頁/共42頁41 第1章 緒 論顯示器件主要性能指標(biāo) 全白全黑畫面