第三章--光電顯示技術(shù)2013-1

1、2光光 電電 顯顯 示示 技技 術(shù)術(shù) 光電顯示技術(shù)是將電子設(shè)備輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光電顯示技術(shù)是將電子設(shè)備輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成視覺(jué)可見(jiàn)的圖像、圖形、數(shù)碼以及字符等光信號(hào)的視覺(jué)可見(jiàn)的圖像、圖形、數(shù)碼以及字符等光信號(hào)的一門(mén)技術(shù)。一門(mén)技術(shù)。 顯示（顯示（display），就是指對(duì)信息的表示。在信），就是指對(duì)信息的表示。在信息工程學(xué)領(lǐng)域中，把顯示技術(shù)限定在基于光電子手息工程學(xué)領(lǐng)域中，把顯示技術(shù)限定在基于光電子手段產(chǎn)生的視覺(jué)效果上，即根據(jù)視覺(jué)可識(shí)別的亮度、段產(chǎn)生的視覺(jué)效果上，即根據(jù)視覺(jué)可識(shí)別的亮度、顏色，將信息內(nèi)容以光電信號(hào)的形式傳達(dá)給眼睛產(chǎn)顏色，將信息內(nèi)容以光電信號(hào)的形式傳達(dá)給眼睛產(chǎn)生視覺(jué)效果。生視覺(jué)效果

2、。 1、概述、概述31.1 顯示技術(shù)的發(fā)展歷史顯示技術(shù)的發(fā)展歷史 1897年德國(guó)人布勞恩（年德國(guó)人布勞恩（Braun）發(fā)明陰極射線管）發(fā)明陰極射線管(CRT)以來(lái)。以來(lái)。 全世界第一只球形彩色布勞恩管（全世界第一只球形彩色布勞恩管（CRT）于）于1950年問(wèn)世。年問(wèn)世。 1983年，科技人員對(duì)傳統(tǒng)反射型的液晶顯示器（年，科技人員對(duì)傳統(tǒng)反射型的液晶顯示器（LCD：Liquid Crystal Display）作了一些改進(jìn)，除偏光片外，又）作了一些改進(jìn)，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濾光片，在其背面加上了背景光源，在前面加上了微型彩色濾光片，改變?yōu)橥干湫筒噬淖優(yōu)橥干湫?/p>

3、彩色LCD。從此開(kāi)創(chuàng)了平板顯示的新紀(jì)元。從此開(kāi)創(chuàng)了平板顯示的新紀(jì)元。 另一方面，顯示技術(shù)已不再局限于以前的另一方面，顯示技術(shù)已不再局限于以前的CRT和和LCD，等離，等離子體顯示器（子體顯示器（PDP）和有機(jī)電致發(fā)光效應(yīng)（）和有機(jī)電致發(fā)光效應(yīng)（EL）等多種新型）等多種新型的顯示技術(shù)和顯示方式已在多媒體市場(chǎng)上閃亮登場(chǎng)。的顯示技術(shù)和顯示方式已在多媒體市場(chǎng)上閃亮登場(chǎng)。 最近幾年還出現(xiàn)了有機(jī)發(fā)光二極管平板顯示器（最近幾年還出現(xiàn)了有機(jī)發(fā)光二極管平板顯示器（OLED）及場(chǎng)致發(fā)射顯示器（及場(chǎng)致發(fā)射顯示器（FED）。）。光光 電電 顯顯 示示 技技 術(shù)術(shù)4 51.2 光電顯示器件分類(lèi)光電顯示器件分類(lèi) v如果根

4、據(jù)收視信息的狀態(tài)分類(lèi)，可分成：如果根據(jù)收視信息的狀態(tài)分類(lèi)，可分成：v 1. 直觀型直觀型（Direct View Type）v 2. 投影型投影型（Projection Type）v 3. 空間成像型空間成像型（Space Imaging Type） 原則上把顯示設(shè)備上出現(xiàn)的視覺(jué)信息直接觀看原則上把顯示設(shè)備上出現(xiàn)的視覺(jué)信息直接觀看的方式稱為直觀型的方式稱為直觀型把由顯示設(shè)備或者光控裝置所產(chǎn)生的比較把由顯示設(shè)備或者光控裝置所產(chǎn)生的比較小的光信息經(jīng)過(guò)一定的光學(xué)系統(tǒng)放大投射小的光信息經(jīng)過(guò)一定的光學(xué)系統(tǒng)放大投射到大屏幕后收看的方式稱為投影型。到大屏幕后收看的方式稱為投影型。 指采用某種光學(xué)手段（如激光

5、）在空間形成可供指采用某種光學(xué)手段（如激光）在空間形成可供觀看圖像的方式，從原理上說(shuō)，圖像大小與顯示觀看圖像的方式，從原理上說(shuō)，圖像大小與顯示器無(wú)關(guān)器無(wú)關(guān),可以很大?？臻g成像顯示因?yàn)閳D像具有可以很大?？臻g成像顯示因?yàn)閳D像具有縱深而大大提高了真實(shí)感和現(xiàn)場(chǎng)感?？v深而大大提高了真實(shí)感和現(xiàn)場(chǎng)感。6v從顯示原理的本質(zhì)來(lái)看，光電顯示技術(shù)利用了發(fā)從顯示原理的本質(zhì)來(lái)看，光電顯示技術(shù)利用了發(fā)光和電光效應(yīng)兩種物理現(xiàn)象。所謂電光效應(yīng)是指光和電光效應(yīng)兩種物理現(xiàn)象。所謂電光效應(yīng)是指加上電壓后物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（如折射率、反射率、加上電壓后物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)（如折射率、反射率、透射率等）發(fā)生改變的現(xiàn)象。因此，根據(jù)像素本透射率等）

6、發(fā)生改變的現(xiàn)象。因此，根據(jù)像素本身發(fā)光與否，又可將顯示器件分為以下兩大類(lèi)：身發(fā)光與否，又可將顯示器件分為以下兩大類(lèi)： 1. 主動(dòng)發(fā)光（主動(dòng)發(fā)光（emissive）型）型 2. 被動(dòng)顯示被動(dòng)顯示(passive)型型在外加電信號(hào)作用下，主動(dòng)發(fā)光型器件在外加電信號(hào)作用下，主動(dòng)發(fā)光型器件本身產(chǎn)生光輻射刺激人眼而實(shí)現(xiàn)顯示。本身產(chǎn)生光輻射刺激人眼而實(shí)現(xiàn)顯示。比如比如CRT、PDP、ELD、激光顯示器、激光顯示器(LPD:Laser Projection Display)等。等。在外加電信號(hào)作用下，被動(dòng)顯示型器件在外加電信號(hào)作用下，被動(dòng)顯示型器件單純依靠對(duì)光的不同反射呈現(xiàn)的對(duì)比度單純依靠對(duì)光的不同反射呈現(xiàn)

7、的對(duì)比度達(dá)到顯示目的。達(dá)到顯示目的。 7v 按顯示屏幕大小分類(lèi)有：超大屏幕（按顯示屏幕大小分類(lèi)有：超大屏幕（4m2）、大屏幕）、大屏幕（14m2）、中屏幕（）、中屏幕（0.21m2）和小屏幕（）和小屏幕（0.2m2）。）。v 按色調(diào)顯示功能分類(lèi)有：黑白二值色調(diào)顯示、多值色調(diào)按色調(diào)顯示功能分類(lèi)有：黑白二值色調(diào)顯示、多值色調(diào)顯示（三級(jí)以上灰度）和全色調(diào)顯示。顯示（三級(jí)以上灰度）和全色調(diào)顯示。v 按色彩顯示功能分類(lèi)有：?jiǎn)紊ò瓷曙@示功能分類(lèi)有：?jiǎn)紊╩onochrome）黑白）黑白或紅黑顯示、多色（或紅黑顯示、多色（multi color）顯示（三種以上）顯示（三種以上）和全色顯示。和全色顯示。v

8、 按成像空間坐標(biāo)分類(lèi)有：二維平面顯示和三維立體顯示。按成像空間坐標(biāo)分類(lèi)有：二維平面顯示和三維立體顯示。8v按所用顯示材料分類(lèi)有：固體按所用顯示材料分類(lèi)有：固體(晶體和非晶體晶體和非晶體)、液、液體、氣體、等離子體、液晶體顯示等。體、氣體、等離子體、液晶體顯示等。v按顯示原理分類(lèi)有：陰極射線管按顯示原理分類(lèi)有：陰極射線管(CRT)、真空熒光、真空熒光管管(VFD)、輝光放電管（、輝光放電管（GDD）、液晶顯示器）、液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器、等離子體顯示器(PDP)、發(fā)光二極管、發(fā)光二極管(LED)、場(chǎng)致發(fā)射顯示器、場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)、電致發(fā)光顯示、電致發(fā)光顯示器器(ELD)、電

9、致變色顯示器（、電致變色顯示器（ECD）、激光顯示）、激光顯示器器(LPD)、電泳顯示器、電泳顯示器(EPD)、鐵電陶瓷顯示器、鐵電陶瓷顯示器(PLZT)等等。等等。9顯示器件分類(lèi)顯示器件分類(lèi)10顯示技術(shù)內(nèi)容安排顯示技術(shù)內(nèi)容安排v其他顯示技術(shù) （3D顯示）顯示技術(shù)vOLED原理與應(yīng)用vCRT顯示技術(shù)vDLP顯示器v等離子體顯示器vLCD原理與應(yīng)用112 陰極射線管陰極射線管(CRT)顯示技術(shù)顯示技術(shù) v 2.1 CRT顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 2.1.1 黑白黑白CRT顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 2.1.2 彩色彩色CRT顯示器的基本結(jié)構(gòu)與

10、工作原理顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 2.1.3 CRT顯示器的主要單元顯示器的主要單元v 2.2 CRT顯示器的驅(qū)動(dòng)與控制顯示器的驅(qū)動(dòng)與控制 2.2.1 CRT顯示器相關(guān)技術(shù)顯示器相關(guān)技術(shù) 2.2.2 CRT顯示器驅(qū)控電路顯示器驅(qū)控電路 v 2.3 CRT顯示器的特點(diǎn)、性能指標(biāo)及發(fā)展歷史顯示器的特點(diǎn)、性能指標(biāo)及發(fā)展歷史 2.3.1 CRT顯示器的特點(diǎn)顯示器的特點(diǎn) 2.3.2 CRT顯示器的性能指標(biāo)顯示器的性能指標(biāo) 2.3.3 CRT顯示技術(shù)的發(fā)展歷史顯示技術(shù)的發(fā)展歷史 光光 電電 顯顯 示示 技技 術(shù)術(shù)12vCRT顯像管使用電子槍發(fā)射高速電子，經(jīng)過(guò)垂顯像管使用電子槍發(fā)射高速電子，經(jīng)過(guò)垂直和水平

11、的偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度，直和水平的偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度，最后高速電子轟擊屏幕上的磷光物質(zhì)使其發(fā)光。最后高速電子轟擊屏幕上的磷光物質(zhì)使其發(fā)光。通過(guò)電壓調(diào)節(jié)電子槍發(fā)射電子束的功率，就會(huì)通過(guò)電壓調(diào)節(jié)電子槍發(fā)射電子束的功率，就會(huì)在屏幕上形成明暗不同的光點(diǎn)，形成各種圖案在屏幕上形成明暗不同的光點(diǎn)，形成各種圖案和文字。和文字。 vCRT顯像管分為黑白和彩色兩種。顯像管分為黑白和彩色兩種。2.1 陰極射線管陰極射線管(CRT)顯示技術(shù)顯示技術(shù) 灰度實(shí)現(xiàn)：控制每個(gè)像素的電子束強(qiáng)度 1 TV-field: 掃描過(guò)程構(gòu)建全圖的周期 CRT顯像管圖像顯示原理electron gun 電子槍電子束

12、electron beamPixel像素scan line 掃描線1TV-field1場(chǎng)信號(hào)14v 2.1.1 黑白黑白CRT顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 黑白黑白CRT主要由圓錐形玻殼、玻殼正面用于顯示的熒光屏、主要由圓錐形玻殼、玻殼正面用于顯示的熒光屏、封入玻殼中發(fā)射電子束用的電子槍系統(tǒng)和位于玻殼之外控制封入玻殼中發(fā)射電子束用的電子槍系統(tǒng)和位于玻殼之外控制電子束偏轉(zhuǎn)掃描的磁軛器件四部分組成。它的主要用途是在電子束偏轉(zhuǎn)掃描的磁軛器件四部分組成。它的主要用途是在電視機(jī)中顯示圖像，以及在工業(yè)控制設(shè)備中用作監(jiān)視器。電視機(jī)中顯示圖像，以及在工業(yè)控制設(shè)備中用作監(jiān)視器。 CRT顯

13、示技術(shù)顯示技術(shù) 15 結(jié)構(gòu)中燈絲、陰極（結(jié)構(gòu)中燈絲、陰極（K）、第一控制柵極（）、第一控制柵極（G1或稱調(diào)或稱調(diào)制器）、加速極（制器）、加速極（G2或稱屏蔽極）構(gòu)成發(fā)射系統(tǒng)；第二陽(yáng)或稱屏蔽極）構(gòu)成發(fā)射系統(tǒng)；第二陽(yáng)極極G3、聚焦極、聚焦極G4、高壓陽(yáng)極、高壓陽(yáng)極G5構(gòu)成聚焦系統(tǒng)。工作時(shí)，構(gòu)成聚焦系統(tǒng)。工作時(shí)，電子槍中陰極（電子槍中陰極（K）被燈絲加熱至）被燈絲加熱至200K時(shí)，陰極（時(shí)，陰極（K）大）大量發(fā)射電子。電子束首先被加在第一控制柵極的視頻電信號(hào)量發(fā)射電子。電子束首先被加在第一控制柵極的視頻電信號(hào)所調(diào)制，然后經(jīng)加速和聚焦后，高速轟擊熒光屏上的熒光體，所調(diào)制，然后經(jīng)加速和聚焦后，高速轟擊熒

14、光屏上的熒光體，熒光體發(fā)出可見(jiàn)光。電子束的電流是受顯示信號(hào)控制的，信熒光體發(fā)出可見(jiàn)光。電子束的電流是受顯示信號(hào)控制的，信號(hào)電壓高，電子槍發(fā)射的電子束流也越大，熒光體發(fā)光亮度號(hào)電壓高，電子槍發(fā)射的電子束流也越大，熒光體發(fā)光亮度也越高。最后通過(guò)偏轉(zhuǎn)磁軛控制電子束，在熒光屏上從上到也越高。最后通過(guò)偏轉(zhuǎn)磁軛控制電子束，在熒光屏上從上到下，從左到右依次掃描，從而將原被攝圖像或文字完整地顯下，從左到右依次掃描，從而將原被攝圖像或文字完整地顯示在熒光屏上。示在熒光屏上。 CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 16v 2.1.2 彩色彩色CRT顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理顯示器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 彩色彩色CRT利用三基色圖

15、像疊加原理實(shí)現(xiàn)彩色圖像的顯示。利用三基色圖像疊加原理實(shí)現(xiàn)彩色圖像的顯示。CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 17v 彩色彩色CRT是通過(guò)紅是通過(guò)紅(R)、綠、綠(G)、藍(lán)、藍(lán)(B)三原色組合產(chǎn)生三原色組合產(chǎn)生彩色視覺(jué)效果。熒光屏上的每一個(gè)像素由產(chǎn)生紅彩色視覺(jué)效果。熒光屏上的每一個(gè)像素由產(chǎn)生紅(R)、綠、綠(G)、藍(lán)、藍(lán)(B)的三種熒光體組成，同時(shí)電子槍中設(shè)有的三種熒光體組成，同時(shí)電子槍中設(shè)有3個(gè)陰個(gè)陰極，分別發(fā)射電子束，轟擊對(duì)應(yīng)的熒光體。為了防止每個(gè)電極，分別發(fā)射電子束，轟擊對(duì)應(yīng)的熒光體。為了防止每個(gè)電子束轟擊另外兩個(gè)顏色的熒光體，在熒光面內(nèi)側(cè)設(shè)有選色電子束轟擊另外兩個(gè)顏色的熒光體，在熒光面內(nèi)側(cè)設(shè)有選色電

16、極極蔭罩。蔭罩。v 在蔭罩型彩色在蔭罩型彩色CRT中，玻殼熒光屏的內(nèi)面形成點(diǎn)狀紅、中，玻殼熒光屏的內(nèi)面形成點(diǎn)狀紅、綠、藍(lán)三色熒光體，熒光面與單色綠、藍(lán)三色熒光體，熒光面與單色CRT相同，在其內(nèi)側(cè)均有相同，在其內(nèi)側(cè)均有膜金屬覆層。在離熒光面一定距離處設(shè)置蔭罩。蔭罩焊接在膜金屬覆層。在離熒光面一定距離處設(shè)置蔭罩。蔭罩焊接在支持框架上，并通過(guò)顯示屏側(cè)壁內(nèi)面設(shè)置的緊固釘將蔭罩固支持框架上，并通過(guò)顯示屏側(cè)壁內(nèi)面設(shè)置的緊固釘將蔭罩固定在顯示屏內(nèi)側(cè)。定在顯示屏內(nèi)側(cè)。 CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 18圖圖2.3 彩色彩色CRT工作原理工作原理 CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 19 蔭罩與熒光屏的距離可根據(jù)幾何關(guān)系由下式確

17、定：蔭罩與熒光屏的距離可根據(jù)幾何關(guān)系由下式確定： (2-1) (2-2) 式中：式中： 為蔭罩與熒光屏的距離；為蔭罩與熒光屏的距離； 為孔距放大率；為孔距放大率； 為從電子槍到熒光面的距離；為從電子槍到熒光面的距離； 為電子槍的束間距；為電子槍的束間距； 為電子束排列方向的蔭罩孔距；為電子束排列方向的蔭罩孔距； 為電子束排列方向的熒為電子束排列方向的熒光屏上同一色熒光體的點(diǎn)間距。光屏上同一色熒光體的點(diǎn)間距。3MgqL PS/()SMPPLLqqLgSMPSPCRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 20 整體工作過(guò)程：由燈絲、陰極、控制柵組成電子槍，整體工作過(guò)程：由燈絲、陰極、控制柵組成電子槍，通電后燈絲發(fā)熱，

18、陰極被激發(fā)，發(fā)射出電子流，電子流通電后燈絲發(fā)熱，陰極被激發(fā)，發(fā)射出電子流，電子流受到帶有高電壓的內(nèi)部金屬層的加速，經(jīng)過(guò)透鏡聚焦形受到帶有高電壓的內(nèi)部金屬層的加速，經(jīng)過(guò)透鏡聚焦形成極細(xì)的電子束，在陽(yáng)極高壓作用下，獲得巨大的能量，成極細(xì)的電子束，在陽(yáng)極高壓作用下，獲得巨大的能量，以極高的速度去轟擊熒光粉層。這些電子束轟擊的目標(biāo)以極高的速度去轟擊熒光粉層。這些電子束轟擊的目標(biāo)就是熒光屏上的三原色。就是熒光屏上的三原色。 電子槍發(fā)射的電子束不是一束，而是三束，電子束電子槍發(fā)射的電子束不是一束，而是三束，電子束在偏轉(zhuǎn)磁軛產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，可以控制其射向熒光屏在偏轉(zhuǎn)磁軛產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，可以控制其射向熒光

19、屏的指定位置，去轟擊各自的熒光粉單元。一般蔭罩式的指定位置，去轟擊各自的熒光粉單元。一般蔭罩式CRT的內(nèi)部有一層類(lèi)似篩子的網(wǎng)罩，電子束通過(guò)網(wǎng)眼打的內(nèi)部有一層類(lèi)似篩子的網(wǎng)罩，電子束通過(guò)網(wǎng)眼打在呈三角形排列的熒光點(diǎn)上，以防止每個(gè)電子束轟擊另在呈三角形排列的熒光點(diǎn)上，以防止每個(gè)電子束轟擊另外兩個(gè)顏色的熒光體。外兩個(gè)顏色的熒光體。CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 21v2.1.3 CRT顯示器的主要單元顯示器的主要單元 1. 電子槍電子槍 電子槍用來(lái)產(chǎn)生電子束，以轟擊熒光屏上的熒光粉發(fā)電子槍用來(lái)產(chǎn)生電子束，以轟擊熒光屏上的熒光粉發(fā)光。在光。在CRT中，為了在屏幕上得到亮而清晰的圖像，要求電中，為了在屏幕上得到亮

20、而清晰的圖像，要求電子槍產(chǎn)生大的電子束電流，并且能夠在屏幕上聚成細(xì)小的掃子槍產(chǎn)生大的電子束電流，并且能夠在屏幕上聚成細(xì)小的掃描點(diǎn)（約描點(diǎn)（約0.2mm）。）。 電子槍是由燈絲（用電子槍是由燈絲（用H、HT或或F表示）、陰極（用表示）、陰極（用K表示，彩色顯像管有三個(gè)陰極，分別用表示，彩色顯像管有三個(gè)陰極，分別用RK、GK、BK表表示）、柵極（用示）、柵極（用G1表示）、加速極（用表示）、加速極（用G2表示）、高壓陽(yáng)表示）、高壓陽(yáng)極（用極（用G或或V表示）組成。表示）組成。CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 22圖圖2.4 電子槍結(jié)構(gòu)示意圖電子槍結(jié)構(gòu)示意圖CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 23 電子槍中各部分的作用：

21、電子槍中各部分的作用： (1) 燈絲燈絲通電后將電能轉(zhuǎn)變成熱能并對(duì)陰極通電后將電能轉(zhuǎn)變成熱能并對(duì)陰極加熱，使陰極表面產(chǎn)生加熱，使陰極表面產(chǎn)生600-800度的高溫，創(chuàng)造一個(gè)度的高溫，創(chuàng)造一個(gè)使陰極發(fā)射電子的外部條件。使陰極發(fā)射電子的外部條件。 (2) 陰極陰極呈圓筒狀，裝在圓筒內(nèi)部，頂端涂有呈圓筒狀，裝在圓筒內(nèi)部，頂端涂有鋇鍶鈣的氧化物，燈絲通電時(shí)，陰極受熱后發(fā)射大量電鋇鍶鈣的氧化物，燈絲通電時(shí)，陰極受熱后發(fā)射大量電子。子。 (3) 柵極柵極柵極套在陰極外面，是一個(gè)金屬圓筒，柵極套在陰極外面，是一個(gè)金屬圓筒，頂端開(kāi)有小孔，讓電子束通過(guò)。改變與陰極的相對(duì)電位頂端開(kāi)有小孔，讓電子束通過(guò)。改變與陰極

22、的相對(duì)電位可以控制電子束的強(qiáng)弱?？梢钥刂齐娮邮膹?qiáng)弱。CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 24 (4) 加速極加速極它也是頂部開(kāi)有小孔的金屬筒，其位置它也是頂部開(kāi)有小孔的金屬筒，其位置緊靠柵極。通常在加速極上加有幾百伏的正電壓，它能控制緊靠柵極。通常在加速極上加有幾百伏的正電壓，它能控制陰極發(fā)射的電子束到達(dá)熒光屏的速度。陰極發(fā)射的電子束到達(dá)熒光屏的速度。 (5) 聚集極聚集極彩色顯像管聚集極通常加彩色顯像管聚集極通常加58KV電位。電位。聚集極、加速極及高壓極一起構(gòu)成一個(gè)電子透鏡，使電子束聚集極、加速極及高壓極一起構(gòu)成一個(gè)電子透鏡，使電子束會(huì)聚成一束轟擊熒光屏熒光粉層。會(huì)聚成一束轟擊熒光屏熒光粉層。 (6

23、) 高壓陽(yáng)極高壓陽(yáng)極建立一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，使電子束以極快的速建立一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，使電子束以極快的速度轟擊熒光屏上的熒光粉。高壓陽(yáng)極通常為度轟擊熒光屏上的熒光粉。高壓陽(yáng)極通常為2234KV。 CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 25 2. 熒光屏熒光屏 熒光屏，是由涂覆在玻璃殼內(nèi)的熒光粉和疊于熒光粉熒光屏，是由涂覆在玻璃殼內(nèi)的熒光粉和疊于熒光粉層上面的鋁膜共同組成的。層上面的鋁膜共同組成的。 余輝時(shí)間是熒光粉的重要特性參數(shù)。余輝時(shí)間是熒光粉的重要特性參數(shù)。 當(dāng)電子束轟擊熒光粉時(shí)，熒光粉的分子受激而發(fā)光，而當(dāng)電子束轟擊熒光粉時(shí)，熒光粉的分子受激而發(fā)光，而當(dāng)電子束的轟擊停止后，熒光粉的發(fā)光并非立即消失，而是當(dāng)電子束的轟擊

24、停止后，熒光粉的發(fā)光并非立即消失，而是按指數(shù)規(guī)律衰減，這種特性稱為熒光粉的余輝特性。余輝時(shí)按指數(shù)規(guī)律衰減，這種特性稱為熒光粉的余輝特性。余輝時(shí)間是指熒光粉在電子束轟擊停止后，其亮度減小到電子轟擊間是指熒光粉在電子束轟擊停止后，其亮度減小到電子轟擊時(shí)穩(wěn)定亮度的時(shí)穩(wěn)定亮度的1/10所經(jīng)歷的時(shí)間。所經(jīng)歷的時(shí)間。CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 26 一般把余輝分成三類(lèi)：一般把余輝分成三類(lèi)： 余輝時(shí)間長(zhǎng)于余輝時(shí)間長(zhǎng)于0.1s的稱為長(zhǎng)余輝發(fā)光；的稱為長(zhǎng)余輝發(fā)光； 余輝時(shí)間介于余輝時(shí)間介于0.1s至至0.001s的稱為中余輝發(fā)光；的稱為中余輝發(fā)光；輝時(shí)間短于輝時(shí)間短于0.001s的稱為短余輝發(fā)光。的稱為短余輝發(fā)光。

25、 余輝太長(zhǎng)，則同一像素第一幀余輝未盡而第二幀余輝太長(zhǎng)，則同一像素第一幀余輝未盡而第二幀掃描又到了，前一幀的余輝會(huì)重疊在后一幀圖像上，掃描又到了，前一幀的余輝會(huì)重疊在后一幀圖像上，整個(gè)圖像便會(huì)模糊。若余輝時(shí)間太短，屏幕的平均整個(gè)圖像便會(huì)模糊。若余輝時(shí)間太短，屏幕的平均亮度將會(huì)減低。亮度將會(huì)減低。CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 27 如果已知熒光粉的發(fā)光時(shí)間特性如果已知熒光粉的發(fā)光時(shí)間特性 ，那么在一幀時(shí)，那么在一幀時(shí)間間T內(nèi)平均亮度應(yīng)為：內(nèi)平均亮度應(yīng)為： (2-3) 屏幕亮度除了與余輝時(shí)間有關(guān)外，還取決于電子束的屏幕亮度除了與余輝時(shí)間有關(guān)外，還取決于電子束的電流密度和屏幕電壓的高低。因此屏幕亮度可表示為

26、電流密度和屏幕電壓的高低。因此屏幕亮度可表示為 (2-4) 從上式可以看出，欲增大亮度可以加大電流密度和電壓。從上式可以看出，欲增大亮度可以加大電流密度和電壓。兩者中以提高電壓更為有效。兩者中以提高電壓更為有效。01( )TLLt d tT tL2aLAjU SCRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 28 3. 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 由于磁偏轉(zhuǎn)像差小，在高陽(yáng)極電壓下適用于大由于磁偏轉(zhuǎn)像差小，在高陽(yáng)極電壓下適用于大角度偏轉(zhuǎn)，所以顯像管通常采用磁偏轉(zhuǎn)。角度偏轉(zhuǎn)，所以顯像管通常采用磁偏轉(zhuǎn)。 偏轉(zhuǎn)線圈是偏轉(zhuǎn)線圈是CRT顯像管的重要部件。分為顯像管的重要部件。分為行偏轉(zhuǎn)線圈和場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈即水平偏轉(zhuǎn)線圈和垂直偏行偏轉(zhuǎn)線圈和場(chǎng)偏

27、轉(zhuǎn)線圈即水平偏轉(zhuǎn)線圈和垂直偏轉(zhuǎn)線圈。在行掃描和場(chǎng)掃描共同作用下，有規(guī)律的轉(zhuǎn)線圈。在行掃描和場(chǎng)掃描共同作用下，有規(guī)律的從上到下從左到右控制電子束的運(yùn)動(dòng)，屏幕上呈現(xiàn)從上到下從左到右控制電子束的運(yùn)動(dòng)，屏幕上呈現(xiàn)一幅矩形的光柵。一幅矩形的光柵。CRT顯示技術(shù)顯示技術(shù) 29 4. 蔭罩蔭罩 蔭罩、玻殼和電子槍是組成彩色顯像管的三蔭罩、玻殼和電子槍是組成彩色顯像管的三大主要部件，在彩色顯象管內(nèi)，蔭罩裝于玻殼和電大主要部件，在彩色顯象管內(nèi)，蔭罩裝于玻殼和電子槍之間，起分色作用。子槍之間，起分色作用。 5. 玻璃管殼玻璃管殼 玻璃管殼通常由屏幕玻璃、錐體、管頸三部玻璃管殼通常由屏幕玻璃、錐體、管頸三部分組成。

28、用普通玻璃做分組成。用普通玻璃做CRT的外圍器件，是因?yàn)橥傅耐鈬骷且驗(yàn)橥该餍愿?，能耐受高空并能吸收從?nèi)部發(fā)生的明性高，能耐受高空并能吸收從內(nèi)部發(fā)生的X射線。射線。30 1. 生成圖像生成圖像 CRT的的Deflection Coil（偏轉(zhuǎn)線圈）用于電子槍發(fā)（偏轉(zhuǎn)線圈）用于電子槍發(fā)射器的定位，它能夠產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，通過(guò)改變強(qiáng)度來(lái)移動(dòng)射器的定位，它能夠產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，通過(guò)改變強(qiáng)度來(lái)移動(dòng)電子槍。電子槍。 線圈偏轉(zhuǎn)的角度有限，當(dāng)電子束傳播到一個(gè)平坦的表面時(shí)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度有限，當(dāng)電子束傳播到一個(gè)平坦的表面時(shí)，能量會(huì)輕微地偏移目標(biāo)，僅有部分熒光粉被擊中，四邊的圖能量會(huì)輕微地偏移目標(biāo)，僅有部分熒光粉

29、被擊中，四邊的圖像都會(huì)產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，顯示器生產(chǎn)廠把像都會(huì)產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，顯示器生產(chǎn)廠把顯像管制造成球形，讓熒光粉充分地接受到能量，缺點(diǎn)是屏顯像管制造成球形，讓熒光粉充分地接受到能量，缺點(diǎn)是屏幕將變得彎曲。幕將變得彎曲。v2.2 CRT顯示器的驅(qū)動(dòng)與控制顯示器的驅(qū)動(dòng)與控制v2.2.1 CRT顯示器相關(guān)技術(shù)顯示器相關(guān)技術(shù) 31 2. 混合顏色混合顏色 舊式的顯示器只有單一的電子槍，僅能產(chǎn)生黑白兩種顏舊式的顯示器只有單一的電子槍，僅能產(chǎn)生黑白兩種顏色，即單色顯示器（色，即單色顯示器（Monochrome Monitor）。新一代）。新一代顯示器有三只電子槍，每個(gè)電子

30、槍都有獨(dú)立的偏轉(zhuǎn)線圈，分顯示器有三只電子槍，每個(gè)電子槍都有獨(dú)立的偏轉(zhuǎn)線圈，分別發(fā)出別發(fā)出R、G、B（Red、Blue、Green，紅、藍(lán)、綠），紅、藍(lán)、綠）三束光線，混合光線可以產(chǎn)生三束光線，混合光線可以產(chǎn)生1600萬(wàn)種顏色，或者說(shuō)真彩萬(wàn)種顏色，或者說(shuō)真彩色。某些顯示器能用一個(gè)電子槍發(fā)出三束光線，經(jīng)過(guò)混合亦色。某些顯示器能用一個(gè)電子槍發(fā)出三束光線，經(jīng)過(guò)混合亦能生成其它顏色。生成彩色圖像電子槍要掃描屏幕三次，其能生成其它顏色。生成彩色圖像電子槍要掃描屏幕三次，其過(guò)程比黑白圖像復(fù)雜得多。過(guò)程比黑白圖像復(fù)雜得多。 v2.2.1 CRT顯示器相關(guān)技術(shù)顯示器相關(guān)技術(shù)32 3. 回轉(zhuǎn)變壓器（回轉(zhuǎn)變壓器（F

31、lyback Transformer） 回轉(zhuǎn)變壓器類(lèi)似發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈，在特定時(shí)間回轉(zhuǎn)變壓器類(lèi)似發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈，在特定時(shí)間發(fā)出一個(gè)低能量信號(hào)給回轉(zhuǎn)磁線圈，并生成磁場(chǎng)。發(fā)出一個(gè)低能量信號(hào)給回轉(zhuǎn)磁線圈，并生成磁場(chǎng)。當(dāng)?shù)湍芰吭搓P(guān)閉后，磁線圈的能量轉(zhuǎn)移到高能量輸當(dāng)?shù)湍芰吭搓P(guān)閉后，磁線圈的能量轉(zhuǎn)移到高能量輸出中，最后傳到電子槍發(fā)出電子束。依照出中，最后傳到電子槍發(fā)出電子束。依照CRT尺寸尺寸的不同，產(chǎn)生的能量也各有差異，通常在的不同，產(chǎn)生的能量也各有差異，通常在10000V至至50000V之間。之間。v2.2.1 CRT顯示器相關(guān)技術(shù)顯示器相關(guān)技術(shù)33v4. 垂直和水平同步垂直和水平同步 垂直和水平是垂直

32、和水平是CRT中兩個(gè)基本的同步信號(hào)，水中兩個(gè)基本的同步信號(hào)，水平同步信號(hào)決定了平同步信號(hào)決定了CRT畫(huà)出一條橫越屏幕線的時(shí)間，畫(huà)出一條橫越屏幕線的時(shí)間，垂直同步信號(hào)決定了垂直同步信號(hào)決定了CRT從屏幕頂部畫(huà)到底部，再?gòu)钠聊豁敳慨?huà)到底部，再返回原始位置的時(shí)間，垂直同步也可以稱為刷新率。返回原始位置的時(shí)間，垂直同步也可以稱為刷新率。 標(biāo)準(zhǔn)電視機(jī)的水平同步信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電視機(jī)的水平同步信號(hào)=512線線30幀幀/秒秒=15.75kHz，顯示器的水平同步信號(hào)可任意，顯示器的水平同步信號(hào)可任意調(diào)節(jié)，幅度在調(diào)節(jié)，幅度在15.75KGz95KHz之間。之間。v2.2.1 CRT顯示器相關(guān)技術(shù)顯示器相關(guān)技術(shù)34v5.

33、 掃描方式掃描方式 光柵掃描方式中有順序掃描光柵掃描方式中有順序掃描(逐行掃描逐行掃描)方式和飛方式和飛越掃描越掃描(隔行掃描隔行掃描)方式。方式。 在順序掃描方式中，當(dāng)場(chǎng)頻為在順序掃描方式中，當(dāng)場(chǎng)頻為50Hz，掃描行，掃描行數(shù)為數(shù)為625，圖像寬高比為，圖像寬高比為4:3時(shí)，則需要時(shí)，則需要10.5MHz的信號(hào)帶寬。這將使電視設(shè)備復(fù)雜化，的信號(hào)帶寬。這將使電視設(shè)備復(fù)雜化，信道的頻帶利用率下降。實(shí)際系統(tǒng)采用隔行掃描方信道的頻帶利用率下降。實(shí)際系統(tǒng)采用隔行掃描方式來(lái)降低圖像信號(hào)的頻帶。式來(lái)降低圖像信號(hào)的頻帶。v2.2.2 CRT顯示器驅(qū)控電顯示器驅(qū)控電路路35(a) 順序掃描方式 (b) 飛越掃

34、描方式(c) 行光柵的行掃描與場(chǎng)掃描波形圖圖2.5 CRT掃描方式掃描方式36 6. 輝度及顏色輝度及顏色 單色單色CRT 只需要對(duì)輝度進(jìn)行控制，對(duì)彩色只需要對(duì)輝度進(jìn)行控制，對(duì)彩色CRT來(lái)說(shuō)來(lái)說(shuō)還需要對(duì)顏色進(jìn)行控制，輝度和顏色都是都是通過(guò)電流量來(lái)還需要對(duì)顏色進(jìn)行控制，輝度和顏色都是都是通過(guò)電流量來(lái)控制的。輝度和信號(hào)幅度的關(guān)系如圖控制的。輝度和信號(hào)幅度的關(guān)系如圖2.6所示。電流控制方所示。電流控制方式中有柵極式中有柵極(G1)驅(qū)動(dòng)方式和陰極驅(qū)動(dòng)方式。驅(qū)動(dòng)方式和陰極驅(qū)動(dòng)方式。 在柵極在柵極(G1)驅(qū)動(dòng)方式中，在電子槍的柵極驅(qū)動(dòng)方式中，在電子槍的柵極/陰極間施陰極間施加不同的電壓，就可以得到相應(yīng)的輝

35、度。加不同的電壓，就可以得到相應(yīng)的輝度。 彩色彩色CRT的顏色顯示是通過(guò)的顏色顯示是通過(guò)3個(gè)電子束各自的電流個(gè)電子束各自的電流（由電壓調(diào)制）來(lái)調(diào)制的。由各色輸入階數(shù)的乘積，決定顯（由電壓調(diào)制）來(lái)調(diào)制的。由各色輸入階數(shù)的乘積，決定顯示的色數(shù)，對(duì)于階數(shù)為示的色數(shù)，對(duì)于階數(shù)為16的情況，可顯示的情況，可顯示4096（163）種顏色。種顏色。37圖圖2.6 畫(huà)面的輝度與信號(hào)振幅的關(guān)系畫(huà)面的輝度與信號(hào)振幅的關(guān)系 光光 電電 顯顯 示示 技技 術(shù)術(shù)387. CRT顯示器驅(qū)控器的電路構(gòu)成顯示器驅(qū)控器的電路構(gòu)成 CRT顯示器驅(qū)控器的電路，如顯示器驅(qū)控器的電路，如圖圖所示，主所示，主要包括視頻電路、偏轉(zhuǎn)電路、高

36、壓電路、電源電要包括視頻電路、偏轉(zhuǎn)電路、高壓電路、電源電路等基本電路，以及所選擇的動(dòng)態(tài)聚焦電路、水路等基本電路，以及所選擇的動(dòng)態(tài)聚焦電路、水平偏轉(zhuǎn)周波數(shù)切換電路等。平偏轉(zhuǎn)周波數(shù)切換電路等。 v2.2.2 CRT顯示器驅(qū)控電路39圖圖2.7 CRT顯示器驅(qū)控器的電路顯示器驅(qū)控器的電路 光光 電電 顯顯 示示 技技 術(shù)術(shù)40v 2.3.1 CRT顯示器的特點(diǎn)顯示器的特點(diǎn) CRT 最大的優(yōu)勢(shì)在于高的性能價(jià)格比及大畫(huà)面高密最大的優(yōu)勢(shì)在于高的性能價(jià)格比及大畫(huà)面高密度顯示，同時(shí)還具有其它一系列優(yōu)點(diǎn)。度顯示，同時(shí)還具有其它一系列優(yōu)點(diǎn)。 1. 價(jià)格低價(jià)格低 2. 亮度高亮度高 3. 對(duì)比度高對(duì)比度高 4. 色

37、域廣色域廣 5. 分辨率高分辨率高 6. 響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快 7. 視野角寬視野角寬 8. 顯示版式可以靈活變化顯示版式可以靈活變化 9. 壽命長(zhǎng)壽命長(zhǎng)v2.3CRT顯示器的特點(diǎn)、性能指標(biāo)及發(fā)展歷史顯示器的特點(diǎn)、性能指標(biāo)及發(fā)展歷史 41v 2.3.2 CRT顯示器的技術(shù)性能指標(biāo)顯示器的技術(shù)性能指標(biāo)1. 像素和分辨率像素和分辨率 像素是指屏幕能獨(dú)立控制其顏色與亮度的最小區(qū)域。像素是指屏幕能獨(dú)立控制其顏色與亮度的最小區(qū)域。分辨率就是屏幕圖像的密度，即顯示器屏幕的單位面積上有分辨率就是屏幕圖像的密度，即顯示器屏幕的單位面積上有多少個(gè)基本像素點(diǎn)。對(duì)于電子顯示器件，常用單位面積上的多少個(gè)基本像素點(diǎn)。對(duì)

38、于電子顯示器件，常用單位面積上的掃描線數(shù)和兩光點(diǎn)之間的距離來(lái)表示分辨率。掃描線數(shù)和兩光點(diǎn)之間的距離來(lái)表示分辨率。 分辨率每一分辨率每一條水平線上的點(diǎn)數(shù)乘以水平線的數(shù)目，如條水平線上的點(diǎn)數(shù)乘以水平線的數(shù)目，如640480、720348、1024768及及10241024等。等。422. 點(diǎn)距和柵距點(diǎn)距和柵距 點(diǎn)距（點(diǎn)距（DOT PITCH）是顯像管最重要的技術(shù)參數(shù)之）是顯像管最重要的技術(shù)參數(shù)之一，單位為毫米。一般公認(rèn)的點(diǎn)距定義是熒光屏上兩個(gè)最一，單位為毫米。一般公認(rèn)的點(diǎn)距定義是熒光屏上兩個(gè)最臨近的同色熒光點(diǎn)的直線距離，即兩個(gè)紅色（或綠、藍(lán)）臨近的同色熒光點(diǎn)的直線距離，即兩個(gè)紅色（或綠、藍(lán)）像素單

39、元之間的距離。像素單元之間的距離。 點(diǎn)距越小越好，點(diǎn)距越小，顯示器顯示圖型越清晰細(xì)點(diǎn)距越小越好，點(diǎn)距越小，顯示器顯示圖型越清晰細(xì)膩，顯示器的檔次越高，不過(guò)對(duì)于顯像管的聚焦性能要求膩，顯示器的檔次越高，不過(guò)對(duì)于顯像管的聚焦性能要求就越高。幾年以前的顯示器多為就越高。幾年以前的顯示器多為0.31mm和和0.39mm，如，如今大多數(shù)顯示器采用的都是今大多數(shù)顯示器采用的都是0.28mm的點(diǎn)距。常見(jiàn)的顯示的點(diǎn)距。常見(jiàn)的顯示器點(diǎn)距器點(diǎn)距0.28mm (水平方向?yàn)樗椒较驗(yàn)?.243mm)。 2.3.2 CRT顯示器的技術(shù)性能指標(biāo)432.3.2 CRT顯示器的技術(shù)性能指標(biāo) 3. 場(chǎng)頻、行頻及視頻帶寬場(chǎng)頻、行

40、頻及視頻帶寬 視頻帶寬視頻帶寬是指每秒鐘電子槍掃描過(guò)圖像點(diǎn)的個(gè)數(shù)，以是指每秒鐘電子槍掃描過(guò)圖像點(diǎn)的個(gè)數(shù)，以兆赫茲為單位。這是顯示器非常重要的一個(gè)參數(shù)，能夠決定兆赫茲為單位。這是顯示器非常重要的一個(gè)參數(shù)，能夠決定顯示器性能的好壞。帶寬越高則表明了顯示器電路可以處理顯示器性能的好壞。帶寬越高則表明了顯示器電路可以處理的頻率范圍越大，顯示器性能越好。高的帶寬能處理更高的的頻率范圍越大，顯示器性能越好。高的帶寬能處理更高的頻率，信號(hào)失真也越小，顯示的圖像質(zhì)量更好，它反映了顯頻率，信號(hào)失真也越小，顯示的圖像質(zhì)量更好，它反映了顯示器的解像能力。示器的解像能力。 44 4. 刷新率刷新率 刷新率是指顯示屏幕

41、刷新的速度，它的單位是刷新率是指顯示屏幕刷新的速度，它的單位是赫茲。刷新頻率越低，圖像閃爍和抖動(dòng)的越厲害，赫茲。刷新頻率越低，圖像閃爍和抖動(dòng)的越厲害，眼睛觀看時(shí)疲勞的越快。刷新頻率越高，圖像顯示眼睛觀看時(shí)疲勞的越快。刷新頻率越高，圖像顯示就越自然、越清晰。就越自然、越清晰。 一般來(lái)說(shuō)，垂直刷新率最好不要低于一般來(lái)說(shuō)，垂直刷新率最好不要低于80Hz，如，如能達(dá)到能達(dá)到85Hz以上的刷新頻率就可完全消除圖像閃以上的刷新頻率就可完全消除圖像閃爍和抖動(dòng)感。爍和抖動(dòng)感。 2.3.2 CRT顯示器的技術(shù)性能指標(biāo)45 5. 亮度亮度 亮度是指顯示器熒光屏上熒光粉發(fā)光的總能量與其接亮度是指顯示器熒光屏上熒光粉

42、發(fā)光的總能量與其接受的電子束能量之比。所以某一點(diǎn)的光輸出正比于電子束電受的電子束能量之比。所以某一點(diǎn)的光輸出正比于電子束電流、高壓及停留時(shí)間三者的乘積。簡(jiǎn)單的講，亮度是控制熒流、高壓及停留時(shí)間三者的乘積。簡(jiǎn)單的講，亮度是控制熒光屏發(fā)亮的等級(jí)。光屏發(fā)亮的等級(jí)。 6. 對(duì)比度對(duì)比度 對(duì)比度是指熒光屏畫(huà)面上最大亮度與最小亮度之比。對(duì)比度是指熒光屏畫(huà)面上最大亮度與最小亮度之比。一般顯示器最起碼應(yīng)有一般顯示器最起碼應(yīng)有30：1的對(duì)比度。的對(duì)比度。 7. 灰度灰度 在圖形顯示方式中，灰度是指一系列從純白到純黑的在圖形顯示方式中，灰度是指一系列從純白到純黑的陰影。陰影。 8. 余輝時(shí)間余輝時(shí)間 熒光屏上的熒

43、光粉在電子束停止轟擊后，其光輝并不熒光屏上的熒光粉在電子束停止轟擊后，其光輝并不會(huì)立即消失，而是要經(jīng)歷一個(gè)逐步消失的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程會(huì)立即消失，而是要經(jīng)歷一個(gè)逐步消失的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中觀察到的光輝稱之為余輝。中觀察到的光輝稱之為余輝。 2.3.2 CRT顯示器的技術(shù)性能指標(biāo)46習(xí)題習(xí)題1. 簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述CRT顯示的特點(diǎn)。顯示的特點(diǎn)。2. 說(shuō)明陰極射線管構(gòu)成和驅(qū)動(dòng)控制電路。說(shuō)明陰極射線管構(gòu)成和驅(qū)動(dòng)控制電路。3. 說(shuō)明黑白說(shuō)明黑白CRT顯示系統(tǒng)工作原理。顯示系統(tǒng)工作原理。4. 說(shuō)明彩色說(shuō)明彩色CRT顯示系統(tǒng)工作原理。顯示系統(tǒng)工作原理。5. 簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述CRT顯示的技術(shù)性能指標(biāo)。顯示的技術(shù)性能指標(biāo)。光光

44、電電 顯顯 示示 技技 術(shù)術(shù)473 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)v 3.1液晶概述液晶概述 3.1.1液晶的晶相液晶的晶相 3.1.2液晶的物理性質(zhì)液晶的物理性質(zhì) 3.1.3液晶的電氣光學(xué)效應(yīng)液晶的電氣光學(xué)效應(yīng) v 3.2 液晶顯示器件液晶顯示器件 3.2.1 液晶顯示器件的構(gòu)造液晶顯示器件的構(gòu)造 3.2.2 液晶顯示器件的顯像原理液晶顯示器件的顯像原理 3.2.3 液晶顯示器件的分類(lèi)液晶顯示器件的分類(lèi) 3.2.4 液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)v 3.3 液晶顯示器的技術(shù)參數(shù)、特點(diǎn)及發(fā)展史液晶顯示器的技術(shù)參數(shù)、特點(diǎn)及發(fā)展史 3.3.1 液晶顯示器件的技術(shù)參數(shù)液晶顯示器件的技術(shù)參數(shù) 3.3.

45、2 液晶顯示器件的特點(diǎn)液晶顯示器件的特點(diǎn) 3.3.3 液晶顯示技術(shù)的發(fā)展史液晶顯示技術(shù)的發(fā)展史光光 電電 顯顯 示示 技技 術(shù)術(shù)48 液晶顯示器件（液晶顯示器件（LCD）的主要構(gòu)成材料為液晶。液）的主要構(gòu)成材料為液晶。液晶是指在某一溫度范圍內(nèi)，從外觀看屬于具有流動(dòng)性的晶是指在某一溫度范圍內(nèi)，從外觀看屬于具有流動(dòng)性的液體，同時(shí)又具有光學(xué)雙折射性的晶體。液晶物質(zhì)在熔液體，同時(shí)又具有光學(xué)雙折射性的晶體。液晶物質(zhì)在熔融溫度首先變?yōu)椴煌该鞯臏啙嵋后w，此后通過(guò)進(jìn)一步的融溫度首先變?yōu)椴煌该鞯臏啙嵋后w，此后通過(guò)進(jìn)一步的升溫繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橥该饕后w。升溫繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橥该饕后w。 因此液晶包括兩種含義：因此液晶包括兩種含義

46、： 其一其一: 是指處于固體相和液體相中間狀態(tài)的液晶相是指處于固體相和液體相中間狀態(tài)的液晶相 其二：是指具有上述液晶相的物質(zhì)其二：是指具有上述液晶相的物質(zhì)。 3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)4950 液晶的分子排列結(jié)構(gòu)并不液晶的分子排列結(jié)構(gòu)并不像晶體結(jié)構(gòu)那樣堅(jiān)固，因像晶體結(jié)構(gòu)那樣堅(jiān)固，因此在磁場(chǎng)、溫度、應(yīng)力等此在磁場(chǎng)、溫度、應(yīng)力等外部刺激下，其分子容易外部刺激下，其分子容易發(fā)生再排列，液晶的各種發(fā)生再排列，液晶的各種光學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。光學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。圖圖3.1 液晶與其固態(tài)、液態(tài)分子排列對(duì)比液晶與其固態(tài)、液態(tài)分子排列對(duì)比3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)51 液晶所具有的這種柔軟的分子排列正是其用

47、于顯液晶所具有的這種柔軟的分子排列正是其用于顯示器件、光電器件、傳感器件的基礎(chǔ)。在用于液晶顯示示器件、光電器件、傳感器件的基礎(chǔ)。在用于液晶顯示的情下，液晶這種特定的初始分子排列，在電壓及熱的的情下，液晶這種特定的初始分子排列，在電壓及熱的作用下發(fā)生有別于其它分子排列的變化。伴隨這種排列作用下發(fā)生有別于其它分子排列的變化。伴隨這種排列的變化，液晶的雙折射性、旋旋光性、二色性、光散射的變化，液晶的雙折射性、旋旋光性、二色性、光散射性、旋光分散等各種光學(xué)性質(zhì)的變化可轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X(jué)變化，性、旋光分散等各種光學(xué)性質(zhì)的變化可轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X(jué)變化，實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)字的顯示。實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)字的顯示。 液晶顯示是利用液晶的光變

48、化進(jìn)行顯示，屬于非液晶顯示是利用液晶的光變化進(jìn)行顯示，屬于非主動(dòng)發(fā)光型顯示。主動(dòng)發(fā)光型顯示。3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)523.1.1 液晶的晶相液晶的晶相1. 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) 液晶是白色渾濁的黏性液體，其分子形狀液晶是白色渾濁的黏性液體，其分子形狀為棒狀（如圖所示）。從成分和出現(xiàn)液晶相為棒狀（如圖所示）。從成分和出現(xiàn)液晶相的物理?xiàng)l件進(jìn)行歸納分類(lèi)，液晶可以分為溶的物理?xiàng)l件進(jìn)行歸納分類(lèi)，液晶可以分為溶致液晶和熱致液晶兩大類(lèi)。致液晶和熱致液晶兩大類(lèi)。 3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)53 （1）溶致液晶：有些材料在溶劑中，處于一定的濃度）溶致液晶：有些材料在溶劑中，處于一定的濃度區(qū)間時(shí)便會(huì)產(chǎn)生液

49、晶，這類(lèi)液晶稱之為溶致液晶。區(qū)間時(shí)便會(huì)產(chǎn)生液晶，這類(lèi)液晶稱之為溶致液晶。 （2）熱致液晶：把某些有機(jī)物加熱熔解，由于加熱破壞）熱致液晶：把某些有機(jī)物加熱熔解，由于加熱破壞了結(jié)晶晶格而形成的液晶稱為熱致液晶。了結(jié)晶晶格而形成的液晶稱為熱致液晶。 熱致型液晶又根據(jù)液晶晶相可分為熱致型液晶又根據(jù)液晶晶相可分為3大類(lèi)：向列型、大類(lèi)：向列型、近晶型和膽甾型。近晶型和膽甾型。3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)542. 液晶的晶相液晶的晶相 常見(jiàn)液晶的晶相有向列相（常見(jiàn)液晶的晶相有向列相（nematic）、膽甾）、膽甾相（相（cholesteric）和近晶相（）和近晶相（smectic）等。）等。圖圖3.3 3種

50、常見(jiàn)液晶相種常見(jiàn)液晶相3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)5556（1）向列相）向列相 向列相亦稱絲狀相。它由長(zhǎng)、徑比很大的棒狀分子組成。向列相亦稱絲狀相。它由長(zhǎng)、徑比很大的棒狀分子組成。分子大致平行排列，質(zhì)心位置雜亂無(wú)序，具有類(lèi)似于普通分子大致平行排列，質(zhì)心位置雜亂無(wú)序，具有類(lèi)似于普通液體的流動(dòng)性。液體的流動(dòng)性。特點(diǎn)：特點(diǎn)：l向列液晶由于其液晶分子重心雜亂無(wú)序，并可在三維范圍向列液晶由于其液晶分子重心雜亂無(wú)序，并可在三維范圍內(nèi)移動(dòng)，表現(xiàn)出液體的特征內(nèi)移動(dòng)，表現(xiàn)出液體的特征可流動(dòng)性?？闪鲃?dòng)性。l所有分子的長(zhǎng)軸大體指向一個(gè)方向，使向列液晶具有單軸所有分子的長(zhǎng)軸大體指向一個(gè)方向，使向列液晶具有單軸晶體的光

51、學(xué)特性，一般是單軸正性。晶體的光學(xué)特性，一般是單軸正性。l由于向列相液晶各個(gè)分子容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)且分由于向列相液晶各個(gè)分子容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)且分子的排列和運(yùn)動(dòng)比較自由，致使向列相液晶具有的黏度小、子的排列和運(yùn)動(dòng)比較自由，致使向列相液晶具有的黏度小、富于流動(dòng)性、對(duì)外界作用相當(dāng)敏感等特點(diǎn)。富于流動(dòng)性、對(duì)外界作用相當(dāng)敏感等特點(diǎn)。 3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)57（2）膽甾相）膽甾相 膽甾相亦稱螺旋相。它可看作是由向列相平面重疊而成膽甾相亦稱螺旋相。它可看作是由向列相平面重疊而成的，一個(gè)平面內(nèi)的分子互相平行，逐次平面的分子方向成螺的，一個(gè)平面內(nèi)的分子互相平行，逐次平面的分子方向成螺旋式（

52、螺距約旋式（螺距約3000 ），與可見(jiàn)光波長(zhǎng)同數(shù)量級(jí)。），與可見(jiàn)光波長(zhǎng)同數(shù)量級(jí)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：v 光學(xué)上一般是單軸負(fù)性。光學(xué)上一般是單軸負(fù)性。v 向列相液晶與膽甾相液晶可以互相轉(zhuǎn)換，在向列相液晶中加向列相液晶與膽甾相液晶可以互相轉(zhuǎn)換，在向列相液晶中加入旋光材料，會(huì)形成膽甾相，在膽甾相液晶中加入消旋光向入旋光材料，會(huì)形成膽甾相，在膽甾相液晶中加入消旋光向列相材料，能將膽甾相轉(zhuǎn)變成向列相。列相材料，能將膽甾相轉(zhuǎn)變成向列相。v 膽甾相液晶在顯示技術(shù)中很有用，扭曲向列、超扭曲向列、膽甾相液晶在顯示技術(shù)中很有用，扭曲向列、超扭曲向列、相變顯示都是在向列相液晶中加入不同比例的膽甾相液晶而相變顯示都是在向列相

53、液晶中加入不同比例的膽甾相液晶而獲得。獲得。3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)58（3）近晶相：它的分子分層排列，層內(nèi)分子互相平行，其近晶相：它的分子分層排列，層內(nèi)分子互相平行，其方向可以是垂直于層面，或與層面傾斜，層內(nèi)分子質(zhì)心方向可以是垂直于層面，或與層面傾斜，層內(nèi)分子質(zhì)心可以無(wú)序、能自由平移、似液體；或有序呈二維點(diǎn)陣?？梢詿o(wú)序、能自由平移、似液體；或有序呈二維點(diǎn)陣。分子層與層之間的相關(guān)程度在不同的相中有強(qiáng)有弱。非分子層與層之間的相關(guān)程度在不同的相中有強(qiáng)有弱。非扭曲型近晶相依其發(fā)現(xiàn)先后，以扭曲型近晶相依其發(fā)現(xiàn)先后，以A、B、C等命名等命名 。近。近晶相因?yàn)樗母叨扔行蛐?，黏度大，分子不易轉(zhuǎn)動(dòng)，即晶

54、相因?yàn)樗母叨扔行蛐裕ざ却?，分子不易轉(zhuǎn)動(dòng)，即響應(yīng)速度慢，一般不宜作顯示器件。響應(yīng)速度慢，一般不宜作顯示器件。圖圖3.4 近晶相示意圖近晶相示意圖A相的分子與層面垂直，相的分子與層面垂直，層內(nèi)分子質(zhì)心無(wú)序，像二層內(nèi)分子質(zhì)心無(wú)序，像二維流體。層厚約等于或略維流體。層厚約等于或略小于分子長(zhǎng)度。小于分子長(zhǎng)度。B相，片層內(nèi)的分子質(zhì)心排相，片層內(nèi)的分子質(zhì)心排列成面心六角形，分子垂列成面心六角形，分子垂直于層面，片層之間的關(guān)直于層面，片層之間的關(guān)聯(lián)隨材料不同各有強(qiáng)弱，聯(lián)隨材料不同各有強(qiáng)弱，B相在光學(xué)上是單軸正性相在光學(xué)上是單軸正性.C相與相與A相在結(jié)構(gòu)上唯一不同相在結(jié)構(gòu)上唯一不同之處是分子與層面傾斜，傾之

55、處是分子與層面傾斜，傾角各層相同并互相平行，因角各層相同并互相平行，因此此C相在光學(xué)上是雙軸的。相在光學(xué)上是雙軸的。3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)593.1.3 液晶的電氣光學(xué)效應(yīng)液晶的電氣光學(xué)效應(yīng) 液晶的特性與結(jié)構(gòu)介于固態(tài)晶體與各向同性液體之間。液晶的特性與結(jié)構(gòu)介于固態(tài)晶體與各向同性液體之間。從宏觀物理性質(zhì)看，它既具有液體的流動(dòng)性、黏滯性，又從宏觀物理性質(zhì)看，它既具有液體的流動(dòng)性、黏滯性，又具有晶體的各向異性，能像晶體一樣發(fā)生雙折射、布拉格具有晶體的各向異性，能像晶體一樣發(fā)生雙折射、布拉格反射、衍射及旋光效應(yīng)，也能在外場(chǎng)作用（如電、磁場(chǎng)作反射、衍射及旋光效應(yīng)，也能在外場(chǎng)作用（如電、磁場(chǎng)作用）下

56、產(chǎn)生熱光、電光或磁光效應(yīng)。液晶分子在某種排列用）下產(chǎn)生熱光、電光或磁光效應(yīng)。液晶分子在某種排列狀態(tài)下，通過(guò)施加電場(chǎng)，將向著其它排列狀態(tài)變化，液晶狀態(tài)下，通過(guò)施加電場(chǎng)，將向著其它排列狀態(tài)變化，液晶的光學(xué)性質(zhì)也隨之變化。這種通過(guò)電學(xué)方法，產(chǎn)生光變化的光學(xué)性質(zhì)也隨之變化。這種通過(guò)電學(xué)方法，產(chǎn)生光變化的現(xiàn)象稱為液晶的電氣光學(xué)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱電光效應(yīng)。的現(xiàn)象稱為液晶的電氣光學(xué)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱電光效應(yīng)。 3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)60液晶的電光效應(yīng)主要包括以下幾種液晶的電光效應(yīng)主要包括以下幾種: 1）液晶的雙折射現(xiàn)象：）液晶的雙折射現(xiàn)象：液晶會(huì)像晶體那樣，因液晶會(huì)像晶體那樣，因折射率的各向異性而發(fā)生雙折射現(xiàn)象，從而

57、呈現(xiàn)出折射率的各向異性而發(fā)生雙折射現(xiàn)象，從而呈現(xiàn)出許多有用的光學(xué)性質(zhì)：許多有用的光學(xué)性質(zhì)：能使入射光的前進(jìn)方向偏于能使入射光的前進(jìn)方向偏于分子長(zhǎng)軸方向；能夠改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)或方向；分子長(zhǎng)軸方向；能夠改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)或方向；能使入射偏振光以左旋光或右旋光進(jìn)行反射或透射。能使入射偏振光以左旋光或右旋光進(jìn)行反射或透射。這些光學(xué)性質(zhì)，都是液晶能作為顯示材料應(yīng)用的重這些光學(xué)性質(zhì)，都是液晶能作為顯示材料應(yīng)用的重要原因要原因 . 3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)61 2）電控雙折射效應(yīng)：）電控雙折射效應(yīng)：對(duì)液晶施加電場(chǎng)，使液晶的排對(duì)液晶施加電場(chǎng)，使液晶的排列方向發(fā)生變化，因?yàn)榕帕蟹较虻母淖儯凑找欢ǖ钠?/p>

58、列方向發(fā)生變化，因?yàn)榕帕蟹较虻母淖?，按照一定的偏振方向入射的光，將在液晶中發(fā)生雙折射現(xiàn)象。振方向入射的光，將在液晶中發(fā)生雙折射現(xiàn)象。這一效這一效應(yīng)說(shuō)明，液晶的光軸可以由外電場(chǎng)改變，光軸的傾斜隨應(yīng)說(shuō)明，液晶的光軸可以由外電場(chǎng)改變，光軸的傾斜隨電場(chǎng)的變化而變化，因而兩雙折射光束間的相位差也隨電場(chǎng)的變化而變化，因而兩雙折射光束間的相位差也隨之變化之變化.。 3）動(dòng)態(tài)散射：）動(dòng)態(tài)散射：當(dāng)在液晶兩極加電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于電光當(dāng)在液晶兩極加電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于電光效應(yīng)，液晶將效應(yīng)，液晶將產(chǎn)生產(chǎn)生不穩(wěn)定性，透明的液晶會(huì)出現(xiàn)一排排均勻不穩(wěn)定性，透明的液晶會(huì)出現(xiàn)一排排均勻的黑條紋，這些平行條紋彼此間隔數(shù)的黑條紋，這些平

59、行條紋彼此間隔數(shù)10 m，可以用作光柵。，可以用作光柵。進(jìn)一步提高電壓，液晶不穩(wěn)定性加強(qiáng)，出現(xiàn)湍流，從而產(chǎn)生進(jìn)一步提高電壓，液晶不穩(wěn)定性加強(qiáng)，出現(xiàn)湍流，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的光散射，透明的液晶變得混濁不透明。斷電后液晶又強(qiáng)烈的光散射，透明的液晶變得混濁不透明。斷電后液晶又恢復(fù)了透明狀態(tài)，這就是液晶的動(dòng)態(tài)散射。恢復(fù)了透明狀態(tài)，這就是液晶的動(dòng)態(tài)散射。3 液晶顯示技術(shù)液晶顯示技術(shù)62 4）旋光效應(yīng)：）旋光效應(yīng)：在液晶盒中充入向列型液晶，把兩玻璃片在液晶盒中充入向列型液晶，把兩玻璃片繞在與它們互相垂直的軸相扭轉(zhuǎn)繞在與它們互相垂直的軸相扭轉(zhuǎn)90，向列型液晶的內(nèi)部就，向列型液晶的內(nèi)部就發(fā)生了扭曲，這樣就形成了一個(gè)

60、具有扭曲排列的向列型液晶的發(fā)生了扭曲，這樣就形成了一個(gè)具有扭曲排列的向列型液晶的液晶盒。在這樣的液晶盒前、后放置起偏振片和檢偏器，并使液晶盒。在這樣的液晶盒前、后放置起偏振片和檢偏器，并使其偏振化方向平行，在不施加電場(chǎng)時(shí)，讓一束白光射入，液晶其偏振化方向平行，在不施加電場(chǎng)時(shí)，讓一束白光射入，液晶盒會(huì)使入射光的偏振光軸順從液晶分子的扭曲而旋轉(zhuǎn)盒會(huì)使入射光的偏振光軸順從液晶分子的扭曲而旋轉(zhuǎn)90。 5）賓主效應(yīng)：）賓主效應(yīng)：將二向色性染料摻入液晶中，并均勻混合起將二向色性染料摻入液晶中，并均勻混合起來(lái)，處在液晶分子中的染料分子將順著液晶指向矢量方向排列。來(lái)，處在液晶分子中的染料分子將順著液晶指向矢量