显示技术发展史及显示原理

显示技术发展史及显示原理

内容

⚫第一章显示基础知识

—显示技术及发展概述

—电视基础知识（彩色电视原理、数字电视原理）

—电视图像的摄取与重现

—显示器性能参数

器件：图像探测器（又称像探测器）

把像素上的光通量转变为光电流。

外光电效应”原理）和光电

原理）

把光电流以电荷形式存储并转换为与像素光通量对应的电位。根据存储方式不同，可分为光电发射存储器、二次电子方式存储器、光电导

依次读取存储器上电位变化信息

扫描成像图像探测器和非扫描成

电子束扫描成像（光电导摄像管）、光机扫描成像（热像仪）、固体自扫

非扫描成像型：照相机、

真空像探测器和固体像探测

构成：光电靶、电子枪和磁偏系统转附件

管子结构

靶结构

网电极：在靶前形成均匀电场，保障电子束能够均匀上靶

靶材料：高电阻性的、具有内光电效应特性材料

信号板：靶电极，要求有高的透光率和电导率，通常采用透明导电薄膜：靶电压，该电压相对电子枪为正电压，一般高十至几十伏，由靶面材料决定，对电子起加速和保证穿过光导薄膜

的正电压，电

子束能够穿透光导薄膜，形成一个回

电子束在扫描电路控制下对光导

薄膜扫描，按顺序将光导膜一个一个

成像在光导膜上的图像光强决定

了每一小面元的电学特性，输出信号

有相应的图像光强决定，因此实现了

光-电转换等效电路

举例：扫描电子束摄像管

年代前，真空管形式的像探测器（真空摄像管）

年代后，固体像探测器【主要三种类型：电荷耦合

像探测器（又称自扫描光电二极管阵列

）

体积小，重量轻，电压和功耗低，全固化，耐冲击性好

基本不保留残像（电子束摄像管有15%左右的残像），无

红外敏感性（可做红外敏感型探测器）

m）

视频信号与计算机等数字设备接口容易

1、真空摄像管

光电靶、电子枪和磁偏系统转附件

✓又称视像管

✓根据靶面材料不同

，有硫化锌管、氧

化铅管、硅靶管、

异质结靶管等

管子结构

靶结构

厚度为几μm 信号板作为靶信号电极，采用透明金属氧化），要求具有高透10~几十伏光电导靶面向电子枪一侧表面的电位低于信号板电压，接近阴极电位，扫描电子束上靶时能（称为慢电

并联等效电路组成。

✓R1、R2、。。。、R n为

像素电阻，由光敏靶特

性和光照强度决定

✓C1、C2、。。。、C n为

存储电容

✓R L为负载电阻。

阻（称为暗电阻）大，暗电流小。

在电子束扫描过某一像素时，像素

与电源接通，电容被充电，靶左侧

阻大，放电很慢，因此在两次扫描

大，当下一次扫描时，靶右侧电位

问题：为减少暗电流起伏干

扰，有什么样的解决方案？

过

（

；

≤E O<2eV

结阻挡层（势垒）降低暗电流，降低材料电阻和禁带宽度的要求，扩大材料选择范围

由微小的光电二极管阵列构成光电靶（称为硅靶）

型硅片一面上制备二氧

型

N

处理，作为

结光电二极管阵列构成的几十万以上像素的硅靶。

硅靶电压使光电二极管为反偏置电压。在无光照时，硅靶只存在暗电流；

型区（耗尽层部分）中

区移动，使靶被扫描一侧电位升高，其增量与光照度成

型岛阵列上形成

电荷图像（存储过程）。当靶受到电子束扫描时，其电位被拉到阴极电位，产生的

，形成了与光学图像对应的电压信号，同时擦除了存储信号。

，反偏置电压作用

0.35~1.1μm，是目前光谱响应最宽的一种视像管，可用于近红外电视

）优点：光电特性接近线性

A/Lm），耐强光、高

）缺点：暗电流较大、惰性较大、斑点瑕疵、分辨率不高

与视像管的区别：带有移像部件，将光电转换

原理：通过光电阴极进行图像的光电转换，通过存储靶存储光电信号，通过电子束扫描提取信号

Silicon Intersified Target）将硅靶作为二次电子增益靶

（电荷存储元件）

增加了电子光学移像部分和光电阴极

，Secondary Elentron 结构与增强硅靶摄像管类似，不

同之处在于靶结构采用SEC靶代替硅靶

SEC靶采用低密度的二次电子发射特性的材料

2、MOS型图像探测器

又称自扫描光电二极管阵列（SSPD）

移位寄存器构成

根据像元排列形状不同，分SSPD线阵列面阵列两种类型

SSDP线阵列

⚫不另加扫描机构，只能对一维的光强分布进行光电转换

⚫现实应用：很多被测对象是活动景象，其自身在运动中，自然形成一种扫描过程，因此在机器视觉检测上应用量大

光电转换和存储：实现光电转换和信号存储。由N个光电转换二极管和存（二极管结电容和附加MOS电容）组成，以半导体集成技术在硅片上以等距排成一直线，二极管负极连在一起，组成公共电极。

CMOS场效应晶体管组成，漏

动态移位寄存器构成，在起始

作用下，依次输出采样脉冲，作为多路选择开关的选通信位光电转换二极管上的信号以串行方式输出。

将光电二极管反向偏置，并断开选

上的电荷衰减速度与入

电荷存储工作方式的实现单元结构：

MOS开关

的源极和

光电二极

管的P区

合为一体