光電顯示技術(shù)緒論課件

1、光 電 顯 示 技 術(shù)目 錄1. 緒論2. 陰極射線(xiàn)管(CRT)顯示技術(shù)3. 液晶顯示器件 4. 發(fā)光二極管(LED)顯示技術(shù)5. 等離子顯示器件 6. 激光顯示技術(shù)7. 新型光電顯示技術(shù)8. 大屏幕顯示技術(shù) 了解顯示技術(shù)的基本原理，能夠在選擇顯示手段時(shí)，有明確的理論依據(jù)。了解各種顯示器件的結(jié)構(gòu)、發(fā)光機(jī)理、工作原理，驅(qū)動(dòng)方式和制造工藝了解不同顯示器件的性能差異及其各自所擅長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用方法了解顯示技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。教學(xué)目的主要參考書(shū)應(yīng)根裕,胡文波,邱勇.平板顯示技術(shù). 人民郵電出版社，2002.10古千束.先進(jìn)顯示器技術(shù). 科學(xué)出版社，共立出版社，2002.8大石嚴(yán)等.顯示技術(shù)基礎(chǔ)(前

2、沿顯示技術(shù)叢書(shū)).科學(xué)出版社，2003新居宏壬等.顯示器的應(yīng)用(前沿顯示技術(shù)叢書(shū)).科學(xué)出版社，2003山崎映一.發(fā)光型顯示(前沿顯示技術(shù)叢書(shū)).科學(xué)出版社，2003小林俊介.下一代液晶顯示(前沿顯示技術(shù)叢書(shū)).科學(xué)出版社，2003彩色液晶顯示(前沿顯示技術(shù)叢書(shū)).科學(xué)出版社，2003西田信夫. 大屏幕顯示(前沿顯示技術(shù)叢書(shū)).科學(xué)出版社，2003李宏.液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7郭強(qiáng).液晶顯示應(yīng)用技術(shù).電子工業(yè)出版社，2003.2國(guó)內(nèi)相關(guān)研究所、院校、公司以及論壇中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所國(guó)家平板顯示工程技術(shù)研究中心南京國(guó)顯電子公司東南大學(xué)顯示技術(shù)研究中心陜西科

3、技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院京東方科技集團(tuán)股份有限公司/光電論壇/bbs/中國(guó)光學(xué)光電子行業(yè)論壇/forum/default.asp液晶論壇/index.php光行天下論壇/bbs/大屏幕顯示論壇/bbs/ OLED中國(guó)論壇/液晶之家/omp/index.php 光機(jī)人考核方式平時(shí)成績(jī)（ 30% ）：包括考勤、作業(yè)（A4紙）、平時(shí)回答問(wèn)題等。期末成績(jī)（ 70% ）：采取閉卷考試形式，考查課程基本和重點(diǎn)內(nèi)容。第1章 緒論1.1 光電顯示技術(shù)概述 1.2 顯示參量與人的因素習(xí)題一一、顯示技術(shù)的重要性人類(lèi)獲得信息的方式 1.1.1.顯示技術(shù)研究的意義1.1 顯示技術(shù)的概述 人類(lèi)感知外界信息依靠眼、耳、鼻

4、、舌、身(皮膚)所具有的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)。 人的各種感覺(jué)器官?gòu)耐饨绔@得的信息的比例: 電視和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及之前是: 視覺(jué)占60，聽(tīng)覺(jué)占20，觸覺(jué)占15，味覺(jué)占3，嗅覺(jué)占2。 視覺(jué)信息特別是圖像，能達(dá)到“眼見(jiàn)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。信息源信號(hào)處理與傳送顯示電子顯示技術(shù)是用電子學(xué)等手段將各種信息以文字、符號(hào)、圖形和圖像的形式付諸于人的視覺(jué)的技術(shù)。 電視和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及之后是: 視覺(jué)占83，聽(tīng)覺(jué)占11，觸覺(jué)占3.5，嗅覺(jué)占1.5,味覺(jué)占1。二、顯示技術(shù)研究的意義 光電子（Optical Electronic）技術(shù)是由光學(xué)、激光、電子學(xué)和信息技術(shù)互相滲透

5、、交叉而形成的一門(mén)高新技術(shù)學(xué)科，具有廣泛應(yīng)用背景。光電子技術(shù)以物理學(xué)為基礎(chǔ)，涉及激光技術(shù)、光波導(dǎo)技術(shù)、光檢測(cè)技術(shù)、光計(jì)算和信息處理技術(shù)、光存儲(chǔ)技術(shù)、光電顯示技術(shù)、激光加工與激光生物技術(shù)、光生伏特技術(shù)、光電照明技術(shù)，已逐漸形成了光電子材料與元件產(chǎn)業(yè)、光信息產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代光學(xué)產(chǎn)業(yè)、光通信產(chǎn)業(yè)、激光器與激光應(yīng)用產(chǎn)業(yè)等五大類(lèi)光電子信息產(chǎn)業(yè)，開(kāi)創(chuàng)出了“光電子時(shí)代”！早期的顯示器(1970年) 最早使用的電子式信息顯示器由陰極射線(xiàn)管(CRT-Cathode Ray Tube)構(gòu)成的示波器。 1897年，德國(guó)的Braun發(fā)明了最初的顯像管布勞恩管，也稱(chēng)陰極射線(xiàn)管，主要用于觀(guān)測(cè)波形及相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備。當(dāng)時(shí)因?yàn)樗捏w

6、積大、重量沉，而且還拖了一個(gè)“尾巴”，就有人認(rèn)為不超過(guò)10年，它就會(huì)被某些平板顯示器所替代。殊不知，體積和重量不是它的缺點(diǎn)，而是存在的問(wèn)題，如CRT電視機(jī)只能做到40英寸以下，但人們關(guān)心的屏幕上顯示圖像的質(zhì)量，如亮度、對(duì)比度、分辨率、視野角、刷新頻率和響應(yīng)時(shí)間等綜合性的視覺(jué)性能，迄今為止，任何平板顯示器件的工作性能都不如CRT。而且，由于它的工作原理很巧妙，本身及相應(yīng)配合線(xiàn)路也簡(jiǎn)單，成本低，所以在顯示器件中，CRT的性能價(jià)格比是最高的。2001年，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了2.74億只、250億美元。1. 顯示技術(shù)的發(fā)展史三、顯示技術(shù)的發(fā)展及分類(lèi)1950年，RCA公司研制了第一只彩色顯像管。到1954年正

7、式播送彩色電視節(jié)目，開(kāi)創(chuàng)了彩色顯示的新紀(jì)元。 1953年日本黑白電視廣播開(kāi)播，1958年中國(guó)黑白電視廣播開(kāi)播。1924年，美國(guó)無(wú)線(xiàn)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(kāi)了電視系統(tǒng)由機(jī)械進(jìn)入電子時(shí)代的大門(mén)，出現(xiàn)了黑白電視。 1928年，佐里金又取得了彩色電視系統(tǒng)的發(fā)明專(zhuān)利。 1935年，德國(guó)開(kāi)始了世界上最早的電視廣播。1923年，英國(guó)人約翰貝爾德根據(jù)尼普可夫原理設(shè)計(jì)出機(jī)械式電視系統(tǒng) 。 現(xiàn)今的顯示器發(fā)展方向是平板顯示器，平板顯示器是60-70年代發(fā)展起來(lái)的LCD、LED、PDP、ELD等顯示器，如今平板顯示器所占市場(chǎng)份額已超過(guò)CRT。 平板顯示有CRT無(wú)法超越的優(yōu)點(diǎn)：分辨率

8、不斷提高、顯示面積不斷擴(kuò)大、功耗低、體積小，與數(shù)字技術(shù)很容易融合。風(fēng)靡一時(shí)的平板顯示器(FPD)時(shí)代(1990今)LCD大放異彩 90年代末，由于采用了改進(jìn)的光學(xué)補(bǔ)償膜和面內(nèi)切模式(IPS)、多疇垂直取向(MVA)方式的TFT-LCD (非晶硅薄膜晶體管液晶顯示器) 大大改進(jìn)了對(duì)角線(xiàn)的依賴(lài)性，LCD向著大屏幕、高清晰度進(jìn)發(fā)了，開(kāi)始拓展電視機(jī)顯示器的市場(chǎng)。 同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)及手機(jī)的普及，數(shù)字影象設(shè)備的發(fā)展，使小型LCD具有更多的發(fā)展空間。低能耗、高亮度反射型，超薄是當(dāng)前小型LCD的發(fā)展方向。全彩色PDP的實(shí)用化大型化，PDP（等離子體顯示器）不僅用于40英寸以上的彩色顯示器，用于高清晰度電視（HDTV

9、）的PDP已進(jìn)入家庭用顯示器領(lǐng)域，并成為一個(gè)新興顯示器件產(chǎn)業(yè)。企盼已久的明亮的藍(lán)色發(fā)光二極管LED 1993年日本人采用InGaN系雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，研制出發(fā)光強(qiáng)度為1cd的藍(lán)色發(fā)光二極管，隨后，高亮度藍(lán)色LED及高亮度綠色LED產(chǎn)量化迅猛發(fā)展，到90年代末，三色高亮度LED代替了原小型CRT，放電管等構(gòu)成的全彩色大型廣告牌用顯示器。 新器件的登場(chǎng) 有機(jī)發(fā)光二極管OLED (Organic Light Emitting Diode)，場(chǎng)致發(fā)射顯示器FED（Field Emission Display)，硅基液晶顯示LCOS，數(shù)字微鏡顯示DMD（DLP）。OLED甚至可以折疊，被譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示器”，

10、可用于可視移動(dòng)多媒體。 顯示器件Display 發(fā)展趨勢(shì) 顯示器件 發(fā)展趨勢(shì) 陰極射線(xiàn)管 CRT提高分辨率，小型化，平板化電致變色顯示器ECD electrochomeric display 改進(jìn)可靠性 真空熒光顯示器VFD 多色，矩陣顯示的實(shí)際使用 液晶顯示器 LCD 彩色，小電視的實(shí)際使用交流等離子體顯示器Ac Plasma Display Panel 驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)化 發(fā)光二極管 高亮度，藍(lán)LED的實(shí)際使用 直流等離子體顯示器DC Plasma Display Panel提高電視顯示效率 電致發(fā)光顯示器ELD矩陣顯示商品化電泳顯示器Electrophoretic Display 改進(jìn)可靠性 在

11、大屏幕顯示方面，除了當(dāng)前教學(xué)和商業(yè)用投影器的主流產(chǎn)品透射式TFT-LCD投影儀外，近期開(kāi)發(fā)的直觀(guān)式HDTV 大屏幕顯示系統(tǒng)把HDTV (High-definition TV ) 、PAL (Phase Alternating Line)和NTSC(National Television System Committee)制式普通電視以及計(jì)算機(jī)的VGA、SVGA、XGA等全在一個(gè)大屏幕上顯示，被稱(chēng)為“多媒體大屏幕顯示墻”（Multimedia Display Wall)，還有藍(lán)光LED（Light Emitting Diode）和高亮度、超高亮度LED組成的三基色全彩色LED大顯示屏由于使用壽命

12、長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、價(jià)格性能比高、使用成本低等特點(diǎn)，在大屏幕顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 如今的顯示器件世界，無(wú)論是市場(chǎng)還是技術(shù)都處于急劇變化的時(shí)期，可謂是百花齊放、爭(zhēng)奇斗艷。各種顯示器的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，爭(zhēng)奪未來(lái)潛在的大市場(chǎng)。2002年全世界顯示器件銷(xiāo)售額為500億美元，估計(jì)到2025年將達(dá)到5000億美元。顯示器行業(yè)群雄爭(zhēng)霸，前景難料。1.1.2 光電顯示器件分類(lèi) 如果根據(jù)收視信息的狀態(tài)分類(lèi)，可分成： 1. 直觀(guān)型（Direct View Type） 2. 投影型（Projection Type） 3. 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

13、觀(guān)看的方式稱(chēng)為直觀(guān)型把由顯示設(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)放大投射到大屏幕后收看的方式稱(chēng)為投影型。 指采用某種光學(xué)手段（如激光）在空間形成可供觀(guān)看圖像的方式，從原理上說(shuō)，圖像大小與顯示器無(wú)關(guān),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。（6） 真空熒光顯示管(VFD: Vacuum Fluorescent Display) ;主動(dòng)顯示器件的有：（1） 陰極射線(xiàn)管(CRT：cathode Ray Tube);（2）等離子體顯示（DPP: Plasma Display Panel）；（3）電致發(fā)光顯示(ELD: Electro Luminescent

14、 Display)；（4）場(chǎng)致發(fā)射顯示FED(Field Emission Display)；（5）發(fā)光二極管(LED: Light Emitting Diode); （7） 激光顯示 ( Laser Display)等。屬于被動(dòng)顯示器件的有：（1）液晶顯示(LCD: Liquid Crystal Display);（2）電致變色顯示(ECD: Electro Chromatic Display)；（3）電泳顯示(EPID: Electro Phoretic Image Display)；（4）鐵電陶瓷顯示(PLZT : Transparent Ceramics Display)等。 按所用顯

15、示材料分類(lèi)有： 固體(晶體和非晶體)、液體、氣體、等離子體、液晶體顯示等。按顯示原理分類(lèi)有： 陰極射線(xiàn)管(CRT)、真空熒光管(VFD)、輝光放電管（GDD）、液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器(PDP)、發(fā)光二極管(LED)、場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)、電致發(fā)光顯示器(ELD)、電致變色顯示器（ECD）、 激光顯示器(LPD)、電泳顯示器(EPD)、鐵電陶瓷顯示器(PLZT)等等。圖1.1 光電顯示器件的種類(lèi) 1.2顯示參量與人的因素 1.2.1 光的基本特性 光是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，可見(jiàn)光是光刺激人眼的感覺(jué)，波長(zhǎng)范圍為380780nm），頻率為7.51084.0108MHz，波譜很窄；而

16、電磁波的波譜范圍很廣，包括甚低頻（VLF）超長(zhǎng)波、低頻（LF）長(zhǎng)波、中頻（MF）中波、高頻（HF）短波、甚高頻（VHF）超短波、特高頻（UHF）分米微波、超高頻（SHF）厘米微波、極高頻（EHF）毫米微波、紅外線(xiàn)、光波、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、射線(xiàn)等 。圖1.2 電磁波的波譜對(duì)光量的測(cè)量稱(chēng)為測(cè)光（Photometry）。介紹幾個(gè)主要的測(cè)光量的定義及其基本單位：光通量(Luminous flux) 光源單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱(chēng)為光通量，符號(hào)為，單位為流明（lm）。發(fā)光強(qiáng)度（Luminous intensity） 光源在給定方向的單位立體角（）輻射的光通量稱(chēng)為發(fā)光強(qiáng)度，符號(hào)為，單位為坎德拉（cd）。發(fā)光強(qiáng)度

17、可由下式表示： 光通量的大小反應(yīng)了一個(gè)光源發(fā)出的光輻射所能引起的人眼光亮感覺(jué)的能力。光照度 單位受光面積上（S）所接收的光通量稱(chēng)為光照度，符號(hào)為E，單位為勒克斯（lx）。光照度E可由下式表示：亮度 垂直于傳播方向單位面積（ ）上的發(fā)光強(qiáng)度稱(chēng)為亮度，符號(hào)為L(zhǎng)，單位為cd/m2 ，也稱(chēng)為尼特（nt）。亮度L可由下式表示：1.2.2 人眼視覺(jué)特性 1.人眼的視覺(jué)生理基礎(chǔ) ： 外界信息以光波形式射入眼簾，通過(guò)眼睛的光學(xué)系統(tǒng)在視網(wǎng)膜上成像。視網(wǎng)膜內(nèi)的視覺(jué)細(xì)胞把光信息變換為電信號(hào)，傳遞給視神經(jīng)。由左右眼引出的視神經(jīng)在視交叉處把左右眼分別獲得的右視覺(jué)信號(hào)和左視覺(jué)信號(hào)進(jìn)行整理，然后傳向外側(cè)膝狀體。外界右半部分

18、的視覺(jué)信息傳入左側(cè)的外側(cè)膝狀體，而左半部分的視覺(jué)信息傳入右側(cè)的外側(cè)膝狀體。兩個(gè)外側(cè)膝狀體經(jīng)視放射線(xiàn)神經(jīng)連接于左右后頭部的大腦視覺(jué)區(qū)域。圖1.3 信息從人眼到大腦的路徑 人的眼睛很像一部精巧的照相機(jī)，圖1.4是眼球的截面圖。該圖是把右眼沿垂直方向剖切后，從前部所見(jiàn)的構(gòu)造。眼球?yàn)橹睆郊s24mm的球狀體，光線(xiàn)通過(guò)瞳孔射入眼球內(nèi)，再經(jīng)晶狀體在位于眼球后部?jī)?nèi)側(cè)的視網(wǎng)膜上成像。角膜的作用類(lèi)似照相機(jī)的第一組鏡片，承擔(dān)著為了能在視網(wǎng)膜上成像所必需的光線(xiàn)折射作用。虹膜緊貼在晶狀體上，虹膜中心有一個(gè)小孔稱(chēng)為瞳孔。瞳孔的直徑可以從2mm調(diào)節(jié)到8mm左右（16倍）。改變瞳孔的大小，就可以調(diào)節(jié)進(jìn)入眼睛的光通量，類(lèi)似于照

19、相機(jī)光圈的作用。圖1.4眼球的構(gòu)造 晶狀體起著照相機(jī)透鏡的作用，四周的睫狀肌收縮、松緩可以調(diào)節(jié)其凸度，亦即調(diào)節(jié)了焦距，以便使不同距離的景物成像在視網(wǎng)膜上；晶狀體同時(shí)吸收一部分紫外線(xiàn)，對(duì)眼睛起到保護(hù)作用。晶狀體的彈力會(huì)隨著年齡增加而減小，到60歲左右，會(huì)失去調(diào)節(jié)能力而變得扁平。 視網(wǎng)膜廣泛分布于眼球的后部，其作用很像照相機(jī)中的感光膠片。視網(wǎng)膜主要由許多感光細(xì)胞組成，感光細(xì)胞把光變換為電信號(hào)，它又分為兩大類(lèi)：一類(lèi)叫桿狀（rod）細(xì)胞，另一類(lèi)叫錐狀（cone）細(xì)胞。 錐狀細(xì)胞大部分集中分布在視網(wǎng)膜上正對(duì)者瞳孔的中央部分直徑約為2mm的區(qū)域，因呈黃色，稱(chēng)為黃斑區(qū)。在黃斑區(qū)中央有一個(gè)下陷的區(qū)域，稱(chēng)為中央

20、凹（fovea）。在中央凹內(nèi)錐狀細(xì)胞密度最大，視覺(jué)的精細(xì)程度主要由這一部分所決定。在黃斑區(qū)中心部分，每個(gè)錐狀細(xì)胞連接著一個(gè)視神經(jīng)末梢。根據(jù)對(duì)光譜敏感度的不同，錐狀細(xì)胞又可分為三類(lèi)，即紅視錐狀細(xì)胞（吸收峰值為700nm）、綠視錐狀細(xì)胞（吸收峰值為540nm）和藍(lán)視錐狀細(xì)胞（吸收峰值為450nm）。 在遠(yuǎn)離黃斑區(qū)的視網(wǎng)膜上分布的視覺(jué)細(xì)胞大部分是桿狀細(xì)胞，而且視神經(jīng)末梢分布較稀，每個(gè)錐狀細(xì)胞和幾個(gè)桿狀細(xì)胞合接在一條視神經(jīng)上。所有視神經(jīng)都通過(guò)視網(wǎng)膜后面的一個(gè)空穴，稱(chēng)為乳頭（nipple）的通到大腦去。在乳頭處沒(méi)有感光細(xì)胞，不能感受光線(xiàn)，故又稱(chēng)為盲點(diǎn)。2. 人眼視覺(jué)特性 光射入眼睛會(huì)引起視覺(jué)反應(yīng)，單一波

21、長(zhǎng)成分的光稱(chēng)為單色光，人眼感覺(jué)到的單色光按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的順序?yàn)椋杭t、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，參考圖1.2。包含兩種或兩種以上波長(zhǎng)成分的光稱(chēng)為復(fù)合光。太陽(yáng)光就是一種復(fù)合光，且波長(zhǎng)范圍寬、能量幾乎均勻分布，給人以白光的綜合感覺(jué)。（1）光譜光效率。人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的敏感程度。相同主觀(guān)亮度感覺(jué)情況下，=555nm的黃綠光，所需光的輻射功率最小。 （2）視覺(jué)二重功能。人的視覺(jué)具有明視覺(jué)功能和暗視覺(jué)功能。錐狀細(xì)胞的感光靈敏度比較低，大約在104個(gè)光子數(shù)量級(jí)，只有在明亮條件下才起作用。錐狀細(xì)胞密集地分布在視網(wǎng)膜中央凹區(qū)域，且每個(gè)錐狀細(xì)胞連接一根視神經(jīng)，因此它能夠分辨顏色和物體細(xì)節(jié)，是一種明視覺(jué)器官。桿狀細(xì)胞

22、的感光靈敏度比較高，大約在102個(gè)光子數(shù)量級(jí)，是一種暗視覺(jué)器官。（3）暗適應(yīng)。從明亮處向昏暗處移動(dòng)時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)靈敏度會(huì)逐漸變化，大約40min左右達(dá)到最大靈敏度。 當(dāng)我們從明亮的地方進(jìn)入黑暗環(huán)境，或突然關(guān)掉電燈，要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能看清物體，這就是暗適應(yīng)現(xiàn)象。（4）明適應(yīng)。從黑暗環(huán)境到明亮環(huán)境變化的逐漸習(xí)慣過(guò)程，稱(chēng)為明適應(yīng)。與暗適應(yīng)比較，其時(shí)間要快得多，大約僅需1min左右即可完成。（5）視覺(jué)惰性。在外界光作用下，感光細(xì)胞內(nèi)視敏感物質(zhì)經(jīng)過(guò)暴光染色過(guò)程是需要時(shí)間的，響應(yīng)時(shí)間大約為40ms；另一方面，當(dāng)外界光消失后，亮度感覺(jué)還會(huì)殘留一段時(shí)間，大約為100ms。（6）閃爍（flicker）。 以周期性

23、光脈沖形式反復(fù)刺激眼睛，頻率低時(shí)，可以出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；隨著頻率逐漸提高就觀(guān)察不到閃爍了，視覺(jué)變得穩(wěn)定而均勻。將此閃爍感剛剛消失時(shí)的頻率稱(chēng)為臨界閃爍頻率（CFF:Critical Fusion Frequency）。此時(shí)視野內(nèi)的明亮度等于亮度的時(shí)間平均值。（7）視角。 眼睛的視野是比較大的，由視線(xiàn)方向的中心與鼻側(cè)的夾角約為65，與耳側(cè)的夾角約為100104，向上方約為65，向下方為75。1.2.3. 色彩學(xué)基礎(chǔ) 彩色是物體反射光作用于人眼的視覺(jué)效果。自然界中的景物，在太陽(yáng)光照射下，由于反射了可見(jiàn)光中的不同成分而吸收其余部分，從而引起人眼的不同彩色感覺(jué)。 1.三基色原理 自然界中任意一種顏色均可以表

24、示為三個(gè)確定的相互獨(dú)立的基色的線(xiàn)性組合。國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）的色彩學(xué)CIE-RGB計(jì)色系統(tǒng)規(guī)定：波長(zhǎng)700nm，光通量為1lm的紅光為一個(gè)紅基色單位，用（R）表示；波長(zhǎng)546.1nm，光通量為4.95lm的綠光為一個(gè)綠基色單位，用（G）表示；波長(zhǎng)435.8nm，光通量為0.060lm的藍(lán)光為一個(gè)藍(lán)基色單位，用（B）表示。 可見(jiàn)光范圍：380nm780nm； 三 基 色：任何一種基色都不能由其它兩種基色合成。人眼對(duì)紅、 綠 、藍(lán)最為敏感。 太陽(yáng)光組成：顏色波長(zhǎng)范圍（nm）紅620780橙590620黃560590黃綠530560綠500530青470500藍(lán)430 470紫380430 將三

25、基色按一定比例相加混合，就可以模擬出各種顏色，如：紅色+綠色=黃色綠色+藍(lán)色=青色紅色+藍(lán)色=紫色紅色+綠色+藍(lán)色=白色圖1.5三基色原理示意圖 等量的RGB能配出等能的白光。這樣三基色按不同比例就能合成出如圖1.5所示的以三基色為頂點(diǎn)的三角形所包圍的各種顏色。2. 色彩再現(xiàn) 顯示器中的色彩再現(xiàn)，不是把實(shí)際的色彩完全忠實(shí)地再現(xiàn)，只要再現(xiàn)出的色彩令收看者滿(mǎn)意就可以了。圖1.6所示為一個(gè)彩色顯像管（CPT）熒光粉點(diǎn)的布局圖，紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三色熒光粉點(diǎn)各自在相應(yīng)的紅、綠、藍(lán)電子束的轟擊下發(fā)光從而產(chǎn)生顏色。 三個(gè)熒光粉點(diǎn)雖然在熒光屏上占有不同的空間位置，但它們產(chǎn)生的不同顏色的光卻落在同一

26、個(gè)視覺(jué)細(xì)胞上，產(chǎn)生出三色相加的視覺(jué)效果。可見(jiàn)，彩色再現(xiàn)是對(duì)人眼視覺(jué)特性的巧妙利用，熒光屏上所顯示的顏色實(shí)際上是在觀(guān)察者自己的視覺(jué)上混合產(chǎn)生的。色彩再現(xiàn)的過(guò)程如圖1.7所示。圖1.6 彩色顯像管熒光粉點(diǎn)布局圖圖1.7 色彩再現(xiàn)過(guò)程示意圖 紅、綠、藍(lán)三個(gè)發(fā)光點(diǎn)，當(dāng)他們互相靠的很近，近到人眼不能分辨時(shí)，這三個(gè)發(fā)光點(diǎn)便在人眼中產(chǎn)生混色效應(yīng)。3.顏色的特征參數(shù)：顏色包括三個(gè)特征參數(shù)：亮度、色度、飽和度。 明度是指刺激物的強(qiáng)度作用于眼睛所發(fā)生的效應(yīng)，它的大小是由物體反射系數(shù)決定的。反射系數(shù)越大，明度越大。是人眼直接感受到的物體明亮程度。 色調(diào)是指在物體反射的光線(xiàn)中以哪種波長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)來(lái)決定的，不同波長(zhǎng)產(chǎn)生不同

27、顏色的感覺(jué)。色調(diào)是彩色最主要的特征，決定了顏色的本質(zhì)。 飽和度指一個(gè)顏色的鮮明程度，飽和度越高物體的顏色越深，是色調(diào)的表現(xiàn)程度，飽和度越高，則顏色越深，如深紅、深綠等。飽和度越低，則顏色越淺，如淺紅、淺綠等。取決于反射光波長(zhǎng)范圍的狹窄性。色調(diào)與飽和度又合稱(chēng)為色度，它既說(shuō)明彩色光的顏色類(lèi)別，又說(shuō)明顏色的深淺程度。1.2.4 .顯示器件主要性能指標(biāo) 1.像素（pixel）： 像素指構(gòu)成圖像的最小面積單位，具有一定的亮度和色彩屬性。在顯示器中，像素點(diǎn)的大小可依據(jù)該系統(tǒng)的觀(guān)看條件（如觀(guān)看距離、照明環(huán)境等）下，肉眼所能分辨的最小尺寸而確定。實(shí)際系統(tǒng)的具體例子，如表1-3所列。器件顯示器制式有效像素?cái)?shù)寬高

28、比寬高總像素?cái)?shù)比彩色顯像管PAL7205764032001.3143NTSC7204903528001.1543HDTV1920108020736006.75169彩色顯示器VGA6404803072001.0043SVGA8006004800001.5643XGA10247687864322.5643SXGA1280102413107204.2754UXGA1600120019200006.2543QXGA20481536314572810.243QXGA25602048524288017.154表1-3 顯示器制式與像素?cái)?shù)、寬高比2.亮度：顯示器所顯示畫(huà)面的亮度，單位cd/m2，不同的場(chǎng)合

29、對(duì)亮度的要求不同。1 暗室中亮度在3045 cd/m2，我們感覺(jué)足夠亮。2 白天室內(nèi)使用的顯示器畫(huà)面亮度應(yīng)在70 cd/m2以上。3 室外使用的平板顯示器畫(huà)面亮度要達(dá)到300 cd/m2。4 明亮的陽(yáng)光直射雪地亮度可達(dá)50000 cd/m2，是人眼忍受的極限。人眼所能感覺(jué)的最低亮度為0.03cd/m2。3.亮度均勻性： 亮度均勻性反應(yīng)的是顯示器件在不同顯示區(qū)域所產(chǎn)生的亮度的均勻性。通常也用它的反面概念不均勻性來(lái)描述，或者用規(guī)定取樣點(diǎn)的亮度相對(duì)于平均亮度的百分比來(lái)描述。4.對(duì)比度和灰度 對(duì)比度指畫(huà)面上最大亮度和最小亮度之比。該指標(biāo)與環(huán)境光線(xiàn)有很大關(guān)系，另外測(cè)試信號(hào)一般采用棋盤(pán)格信號(hào)，并將亮度控制

30、器調(diào)整到正常位置，對(duì)比度調(diào)整到最大位置，此時(shí)對(duì)比度為白色亮度和黑色亮度的比值。一般顯示器應(yīng)有301對(duì)比度。 5.灰度 指圖像的黑白亮度層次，亮暗之間的過(guò)渡統(tǒng)稱(chēng)為灰色。顯示灰度級(jí)數(shù)越多，圖像層次越分明，圖像也越柔和。 人眼在明亮的白天觀(guān)看圖片時(shí)可分辨的最大灰度級(jí)為100級(jí)。顯示器重現(xiàn)原圖像時(shí)灰度達(dá)到8級(jí)，人眼就可獲得較佳的圖像。 6.分辨率（resolution） 分辨率指單位面積顯示像素的數(shù)量。7.清晰度（definition） 清晰度是指人眼能察覺(jué)到的圖像細(xì)節(jié)清晰的程度，用光高度(幀高)范圍內(nèi)能分辨的等寬度黑白條紋(對(duì)比度為100)數(shù)目或電視掃描行數(shù)來(lái)表示。如果在垂直方向能分辨250對(duì)黑白條紋，就稱(chēng)垂直清晰度為500行(線(xiàn))。8.分辨力 是人眼觀(guān)察圖像清晰程度的標(biāo)志，與清晰度定義近似，分辨力可以用圖像小投影點(diǎn)的數(shù)量表示，如SVGA彩色顯示器的分辨力是800600，就代表畫(huà)面是由800600個(gè)點(diǎn)所構(gòu)成，組成方式為每條線(xiàn)上有800個(gè)投影點(diǎn)，共有600條線(xiàn)。 分辨力有時(shí)也用光點(diǎn)直徑來(lái)表示。用光柵高度除以?huà)呙杈€(xiàn)數(shù)，即可算出一條亮線(xiàn)的寬度，此寬度即為熒光屏上光點(diǎn)直徑的大小。在顯示器件中，光點(diǎn)直徑大約幾