平板显示器技术

显示技术是多学科交叉综合技术，是信息时代重要的标志之一。

1897年，德国的布朗发明了阴极射线管（CRT）（Cathode Ray Tube）的雏形。

CRT的缺点：从大屏幕显示方面来讲，100cm以上的CRT质量要超过100kg，体积大，搬动困难，不能适应现代家庭对高清晰度电视（HDTV）和现代战争对大屏幕显示器的要求。

在这种情况下平板显示技术应运面生，而且获得了迅速发展。平板显示在国际上尚没有严格的定义，一般是指显示器的厚度小于显示屏幕对角线尺寸四分之一的显示技术。这种显示器厚度较薄，看上去就像一块平板，平板显示因此而得名。

1-2 平板显示器的种类及其特性

平板显示器因其结构上，与传统的显示器有很大的不同，因而平板显示器的种类，也因基本原理、元件结构和去方式的变化，而有不同的分类，而且其物理特性也是各有不同的表示。

平板显示器依其光源机制(应用层面)，可分为：

▪直视型(Direct V iew)

▪反射型(Reflective)

直视型

▪发光型

▪非发光型

反射型

▪液晶平板显示器

1-2-1 平板显示器的种类区分

发光型平板显示器

▪交流或直流电式的等离子体平板显示器

▪有机或无机电致发光平板显示器

▪发光二级管平板显示器

▪冷阴极电子发射型平板显示器

非发光型平板显示器

▪二端子型的薄膜二级管元件

▪金属绝缘金属元件

▪三端子型的非晶硅的或高溫/低溫多晶硅的薄膜电晶体元件

反射式的液晶平板显示器

早期所使用之LCD如笔记型电脑的TFT-LCD面板均为穿透式平板显示器，附有一个级为耗损电量的背光源模组，藉由电压控制液晶的排列，进而调节穿透光线的强度，当使用于户外明亮的环境时，背光源模组的光强度较周边环境的光线为弱時，就会造成影像画质的劣化。

一般简单型反射式平板显示器，亦就是无所謂的背光源模组，藉由液晶分子调制反射光的强度，并用以显示所需的信息，因而既省电量，同時也非常适合于强光环境下使用。

反射式彩色高解析度之薄膜液晶平板显示器因应而生。

平板显示的种类较多，按显示媒质和工作原理分：有液晶显示（LCD）、等离子体显示（PDP）、电致发光显示（ELD）等。从目前的技术发展水平看，CRT每个像素的性能价格比要比其他显示器件高得多，LCD主要在微型和中小屏幕占优势。

PDP由于制作工艺相对简单，易于制作大屏幕，是发展多媒体显示，壁挂式电视和HDTV最有竞争力的显示技术。

随着RGB激光技术的迅速发展，激光电视技术已向我们靠近，它具有色域宽，色彩更逼真，且成像面积大的特点，是公众媒体及娱乐场所多媒体显示的又一发展方向。本章介绍几种主要的显示技术。

人眼的生理特性

眼睛的內部结构

眼球壁(三层): 1.巩膜Sclera

•保持眼球的形狀

•保护易受损的内层

•让眼肌附在巩膜表面

• 2.脉络膜Choroid含有很多血管和黑色素

•血管为眼球提供营养素和氧, 将代谢废物移走

•黑色素可吸收光线, 减少眼球內的光反射

3. 视网膜Retina

•含感光细胞

•视杆Rods 负责黑白视觉(不能分別颜色)

•视锥Cones 分辨颜色

黄点Y ellow spot

•满布视锥细胞

•沒有视杆细胞

•能准确地分析影像的颜色和提供清晰的影像

盲点Blind spot

•视神经由此离开眼球

•沒有任何感光细胞 不能侦查任何影像

角膜Cornea

•巩膜伸延至眼球前端形成角膜

•受结膜conjunctiva 保护

•容许光线通过

•将光线折射到视网膜上

瞳孔Pupil

•虹膜中央的小孔, 容许光线通过进入眼球

虹膜Iris

•脉络膜的前端形成虹膜

•含有色素

•控制瞳孔的大小

晶体Lens

•透明, 富弹性, 变凸的结构

•可改变凸度, 控制进入眼球的光线折射程度

•将光线聚焦在视网膜上

悬韧带Suspensory ligaments

•将晶体固定在眼球內

睫狀体Ciliary body

•控制睫狀肌收缩或放松可使晶体的凸度增加或减少

前室Anterior chamber

•充满水状液

–折射光线到视网膜上

–维持眼球的形狀

–为结膜, 角膜和晶体提供营养素

后室Posterior chamber

•充满玻璃状液

–折射光线到视网膜上

–维持眼球的形状

视神经Optic nerve

•将神经脉冲送到位于大脑皮层的视觉中心翻译

光学过程＋化学过程＋神经处理过程

客观景物（发光体或者散射体）发出的光束，携带光能量进入左右眼睛并同时作用在视网膜上引起视感觉。光刺激在视网膜上经神经处理产生的神经冲动（电流脉冲）沿视神经纤维传到大脑皮层，产生视知觉。

•锥体和杆体细胞

锥体细胞：分布在视网膜中央，是明视觉器官，能分辨颜色，能辨别细节。

杆体细胞：分布在较边缘部分，对弱光反应灵敏，不能感受颜色，不能辨别精细物像。

我们俗语所说的“黑眼珠”和“白眼球”分别应当是眼球的哪部分结构？

―黑眼珠‖：虹膜；“白眼球”：巩膜

可觉察的最小亮度韦伯定律

在均匀亮度背景下，（韦伯－费赫涅尔系数）。其中，B 是背景亮度，是人眼差。

说明人眼的亮度感觉不仅与物体自身亮度有关，还与周围环境亮度有关。

一般地，背景越亮，越不易分辨

•暗适应和明适应

暗适应的两种基本过程亮→暗：慢（10～30秒左右）

1、瞳孔大小变化

2、视网膜感光物质的变化：中央视觉变为边缘视觉

明适应的两种基本过程暗→亮：快（1～2秒左右）

1、瞳孔大小变化

2、杆体细胞作用转为锥体细胞作用

光谱光效率函数

眼睛的灵敏度与波长的依赖关系，称为光谱光视效率。所谓光谱光效率函数就是达到同样亮度时，不同波长所需能量的倒数，即V（）=1/E。

人眼视觉特性

视敏度的定义

在相同亮度感觉的情况下，测出各种波长光的辐射功率。辐射功率越大，说明人眼对该波长的光越不敏感，辐射功率越小，人眼对该波长的光越敏感。

习惯上定义辐射功率的倒数为光谱光视效率函数

相对视敏度曲线（光谱响应曲线）

明亮环境下，对黄绿光视敏度的归一化曲线

观察视敏度曲线可以发现：在等能量分布的光谱中，人眼感觉最暗的是红色，其次是蓝色和紫色，感觉最亮的是黄绿色（波长为555nm）。

人眼亮度感觉特性

谱尔金效应

不同亮度下，人眼的视敏度曲线会发生变化。弱光条件下，视敏度曲线会向左移。

源于视网膜内锥状细胞和柱状细胞的不同工作特点

问：明视觉、暗视觉光谱光效率函数的含义是什么?

人眼对不同色光感受性不一样，可用光谱光效率函数来表征，并用光谱光效率曲线来表示。所谓光谱光效