0000-00-00 00:00:00

显示技术 - 视觉信息处理技术 免费编辑 修改义项名

B 添加义项
?
义项指多义词的不同概念,如李娜的义项:网球运动员、歌手等;非诚勿扰的义项:冯小刚执导电影、江苏卫视交友节目等。 查看详细规范>>
所属类别 :
公司
公司
编辑分类

显示技术display technique 利用电子技术提供变换灵活的视觉信息的技术。

基本信息

  • 中文名称

    显示技术

  • 外文名称

    display technique

  • 分类

    视觉信息处理技术

  • 用途

    供变换灵活的视觉信息的技术

折叠 编辑本段 简介

利用电子技术提供变换灵活的视觉信息的技术。人的感觉器官中接受信息最多的是视觉器官(眼睛)。在生产和生活中,人们需要越来越多地利用丰富的视觉信息。

显示技术的任务是根据人的心理和生理特点,采用适当的方法改变光的强弱、光的波长(即颜色)和光的其他特征,组成不同形式的视觉信息。视觉信息的表现形式一般为字符、图形和图像。

折叠 编辑本段 发展简况

1897年德国K.F.布劳恩发明阴极射线管,用于测量仪器上显示快速变化的电信号。第二次世界大战期间,又被用来显示雷达信号。战后,电视技术的发展成为显示技术发展的重要基础。50年代初期,电子束管开始用于计算机的输出显示。50年代初期制成电致发光显示器件,探索交直流粉末型和交、直流薄膜等显示技术,并逐步提高了亮度和发光效率。60年代制成液晶显示器件。这一时期还出现了等离子体显示和发光二极管显示,并对电致变色显示和电泳显示等进行了研究。激光器出现以后,激光在显示上的应用受到重视,产生了全息显示。为了军事指挥中心的需要,研制出多种大屏幕显示设备。70年代初期,微型计算机的出现和大规模集成电路技术的发展,使显示设备的处理部件得到重大改进。显示软件也得到相应的发展。因此,以电子束管为基础的图形、图像、彩色显示设备的应用进入一个新的发展时期。

折叠 编辑本段 视觉感受因素

从人的生理上和心理上有效地接受变换的视觉信息的要求称为视觉感受因素,包括:光度学参数,如光强、光通量、照度、亮度和灰度等测量显示器件重要指标的一些参数;非光度学的视觉参数,如清晰度、视觉敏锐度、彩色和闪烁率等主要从视觉感受的有效性来考虑的一些参数;还有一些涉及显示设备实用要求的参数,如准确度、精度、线性度、重复度、图像漂移、抖动、噪声、观察距离、观察角和符号尺寸等。这些参数往往相互关联。

折叠 编辑本段 显示器件

不同的显示器件依据的是不同的物理原理。任何电子显示方法都是改变光的某些特性。有源显示器件是器件自身发光;无源显示器件是靠外部光源的照射而实现显示。还有一些显示方法是利用光的折射、衍射或偏振来实现的。

电子束管显示器件是由真空中的电子束轰击荧光粉而发光。不同的荧光粉具有不同的颜色和余辉。矩阵控制的平板型显示器件有电致发光显示、等离子体显示、发光二极管显示和液晶显示等。这些显示器件都是在电场的激励下实现显示的。为了变换快速灵活,要求显示器件的响应速度高、驱动功率小、具有可擦除特性;为了增强人们接受视觉信息的有效性,要求显示器件具有彩色显示功能。

折叠 编辑本段 显示设备

显示设备由显示器件和有关电路组成,按所用显示器件的不同,可以分为电子束管显示设备、平板型显示设备和投射型显示设备。显示处理器是构成显示设备的一个重要部件,其功能是缓冲、定时、控制和坐标变换,数据的插入和删去,图像的更改、旋转、变换以及其他各种数据的控制。显示处理器包括刷新存储器,其容量可以容纳一幅或多幅数字式数据,以适合视觉要求。显示设备中的输入装置,如键盘、光笔、图形板、轨迹球和操纵杆等,都是人-机结合的手段,用以加强显示设备的功能。

激光是一种能量高度集中、单色性很强的相干光源,具有几种不同的颜色,在显示应用上受到人们重视。在军事上和娱乐场所,利用全息原理能形成立体影像的全息显示。但是,激光显示的实际应用受到光强和效率的一定限制。

显示软件 在计算机控制的显示设备中,显示软件是一个重要组成部分,是在计算机系统软件的基础上编制而成的。交互式显示设备的交互能力由图形软件实现。交互式图形显示软件一般由基本图形软件、专用图形软件和应用软件三部分组成。在显示系统的某些应用中,需要应用三维旋转技术。三维旋转、放大和截剖面技术在医疗、建筑设计和机械设计显示的应用中十分有用,是显示软件的一个复杂问题。

折叠 显示系统

按照不同的应用,由一种或多种、一台或多台显示设备组成的提供视觉信息的电子系统。它接受来自不同电子设备或系统的信号。显示系统一般需要配备适当的输入装置和必要的记录设备,以便实现人-机联系和供事后查用。

电子束管显示器件在显示技术中虽仍居主要地位,但各种板型或壁式显示器件(即矩阵显示)的优越性很大,将得到迅速发展。投影显示技术有被扁平式大屏幕显示取代的趋势。显示软件在智能化显示设备中十分重要。图形语言的标准化,对计算机显示的广泛应用有巨大影响,因此受到极大重视。计算机显示技术的发展将推动显示软件的发展。

折叠 编辑本段 显示技术新进展

显示技术应用范围非常广泛,其中广播电视和计算机终端显示是重要的应用领域,近年来,通信技术的迅速发展,要求显示器向多功能和数字化方向发展,即具备电视、计算机、可视电话等为一体的多媒体、数字化等特点。多媒体终端显示器在显示性能方向应具有大屏幕、高分辨率、高亮度、全色化等高性能。

另一方面信息技术多样化、实时化的特点,导致便携式终端显示技术成为引人注目的发展领域,便携式终端显示器应具有重量轻,厚度薄、能耗小、工作电压等特性。

显示技术发展的现状和趋势

根据上述需求和技术发展特点,除传统CRT外,出现许多平板显示方案,如液晶显示(LED)、等离子体显示板(PDP)、场发射显示(FED)、电致发光(EL)、发光二极管(LED)、真空荧光显示(VFD)、有机电致发光(OEL)等。本文将重点介绍当前应用最广泛,已经生产体系的CRT和LED,并简述有发展潜力的PDP、FED、LED和OEL。

1.CRT技术

CRT技术展已有100多年的历史,这种技术具有显示品质好、性能稳定可靠、寻址方式简单、制造成本低、价格便宜等特点。CRT适合用于40in(英寸)以下直视式电视和计算机比利时端显示,也应用于投影大屏幕电视。因此,CRT是当前应用最广泛的显示技术。近几年,CRT阴罩板、电子枪、荧光粉等均有很大改进,玻壳扁平化及增强机械强度等方面也有进步,改善了亮度、分辨率、屏幕平面化等问题。

随着微电子技术的发展和集成电路的广泛应用,促使信息产品向小型化、节能化、高密度化方向发展,CRT的不足也逐渐显现出来。由于CRT是电真空器件,存在着体积大、较笨重、电压高、功耗大、辐射微量X射线等问题。虽然CRT的分辨率已达到高清晰度电视(HDTV)的要求,但像素密度不高,一般仅为100dpi左右,不能满足印刷字符170dpi以上的要求。

2.LED技术

LED具有低电压、微功耗、平板化等特点,与CMOS集成电路匹配,用电池作为电源,适合应用于便携式显示。国际上20世纪60年代出现LED模式,70年代形成TNLED产业,主要应用于电子手表、仪器仪表、计算器等显示器件。80年代中期开发生产了STNLED产品,主要应用于BP机、移动电话、个人数码助理(PDA)、笔记本电脑等。TNLED和STNLED信息容量有限,不能用于视频显示。人们又开发了TFTLED技术,这是一种将液晶显示技术与微电?术相结合的,显示功能很强的技术。在现代显示技术领域里,TFTLED研究最活跃、论文最多、技术发展最快。自90年代初形成TFTLED产业以来,由第一代生产线发展到现在的第四代生产线,基板玻璃尺寸接近1m2,分辨率由CGA(320×320),VGA(640×480),SVGA(800×600),XGA(1024×768),SXGA(1280×1024)发展到UXGA(1600×1200)(括号里的数字表示像素数),像素密度超过200dpi,在12in(英寸)屏幕上就能显示整版的报纸内容。

液晶显示是显示体不发光的被动式样显示,是由于液晶分子光学各向异性引起透过(或反射)率的变化。近几年人们开发了光学补偿膜技术,共面转换技术(IPS)、多畴垂直排列技术(MVA)、轴对称多畴技术(ASM)等,改善了液晶显示的视角性能,使液晶显示技术的视角特性已接近主动式发光显示的视角特性。TFTLED显示品质可与CRT相媲美,适合用于笔记本电脑、台式监视器、彩色电视及投影大屏幕电视等。尽管TFTLED已形成大规模全自动化生产,生产合格率达到90%以上,其产品价格仍高于CRT的2~3倍,在监视器应用里开始取代CRT,但短期内难以全面取代CRT。

近年来,准分子激光退火技术的发展,可以使在玻璃板上生长的a-Si经过退火得到p-Si(多晶硅),而p-Si的迁移率要比a-Si高两个数量级以上,使得用p-Si做成的TFT尺寸变小,从而提高像素密度和开口率,同时周边驱动电路也可以集成到LED屏上,而且CPU,ROM,RAM等信息处理系统也可以集成到LED屏上,实现系统集成到屏(SOP)。SOP技术与反射式彩色液晶显示技术,塑料衬底技术相结合,笔写输入取代键盘输入,将实现比现有笔记本电脑更薄、更轻、更节能(功耗降到原来的十分之一)的纸张式笔记本电脑。

上述领域是LED发展的热点,预期到2010年市场上将出现纸张式网络电脑,可以随时随地进行全球信息交流,实现电子报纸,电子书刊。图中是XGA15inTFTLED台式计算机,显示颜色为1667万色,功耗为9.5W,重量5.8kg.

3.其它显示技术

除了CRT和LED外,还有其他一些新兴的显示技术,主要有:

(1)等离子体显示板(PDP):90年代中期,PDP彩色显示技术获得突破,壁挂式彩色电视成为现实。日本、美国、韩国等国家的几家分公司试生产了21~50inXGA,HDTV彩色PDP产品,对比度、分辨率、亮度、稳定性等均达到使用要求。但生产技术还不成熟,价格昂贵,成为进入家庭的主要障碍,还需进一步研究提高真空紫外光致荧光粉的发光效率和降低驱动电路的成本。

(2)场发射显示(FED技术):FED具有CRT工作原理和矩阵多路寻址的平板显示特点,阴极是微尖面阵列结构,在高电场下微尖发射电子,从而激发荧光粉发光,每个像素对应数百个微尖。对微尖材料的要求是,低功函数和高击穿电压及抗机械强度,稳定可靠等。金刚石是最好的微尖材料,但金刚石薄膜加工技术尚不成熟。国外用钼等金属材料的硅材料,试制4~10.5in的彩色显示样机,目前正在开发生产技术和高效长寿命的荧光材料。

(3)发光二极管(LED技术):LED是全固体化的发光器件,可以把电能直接转化成光能,(直接带发光材料),是很有希望的显示器件。LED是发光效率高的EL器件,但受单晶体面积的限制,只能制作分离的LED器件,然后组装成大面积广告显示。因此,不适合制作高密度大面积平板显示。

(4)有机电致发光(OEL技术):OEL具有结构简单、制造工序少等优点,是很有前景的平板显示技术。进几年,OEL发展较快,国际上研究开发了有机电致发光和载流子运输材料,开发了10.4inVGA彩色OEL器件,目前正在努力攻克OEL的材料稳定性和寿命问题。

折叠 编辑本段 3D显示技术

3D显示器一直被公认为显示技术发展的终极梦想,多年来有许多企业和研究机构从事这方面的研究。日本、欧美、韩国等发达国家和地区早于20世纪80年代就纷纷涉足立体显示技术的研发,于90年代开始陆续获得不同程度的研究成果,现已开发出需佩戴立体眼镜和不需佩戴立体眼镜的两大立体显示技术体系。

传统的3D电影在荧幕上有两组图像(来源于在拍摄时的互成角度的两台摄影机),观众必须戴上偏光镜才能消除重影(让一只眼只接受一组图像),形成视差(parallax),产生立体感。利用自动立体显示(AutoSterocopic)技术,即所谓的“真3D技术”,你就不用戴上眼镜来观看立体影像了。这种技术利用所谓的“视差栅栏”,使两只眼睛分别接受不同的图像,来形成立体效果。

平面显示器要形成立体感的影象,必须至少提供两组相位不同的图像。带有视差栅栏的显示器,提供了两组柱图像,而两组图像之间间存在90°的相位差。

其中,快门式3D技术是如今显示器中最常使用的一种。主要是通过提高画面的快速刷新率(至少要达到120Hz)来实现3D效果,属于主动式3D技术。当3D信号输入到显示设备(诸如显示器、投影机等)后,120Hz的图像便以帧序列的格式实现左右帧交替产生,通过红外发射器将这些帧信号传输出去,负责接收的3D眼镜在刷新同步实现左右眼观看对应的图像,并且保持与2D视像相同的帧数,观众的两只眼睛看到快速切换的不同画面,并且在大脑中产生错觉(摄像机拍摄不出来效果),便观看到立体影像。

近些年,各大知名厂商3D显示器不断涌现,目前在市面上流通的品牌主要有:华硕、LG、三星、Acer以及优派。显然,这是个十分诱人的技术,绝对是未来的一个趋势。如果游戏中使用这样的显示器,一定让我们兴奋,让我们激动。只可惜,目前还缺少足够的3D片源。

折叠 编辑本段 第四代显示技术

激光显示技术带来真彩色时代

等离子电视、平板电视、高清电视,当这些新一代数字电视还在逐步走近我们的生活时,科学家们已经在开发下一代电视了,这就是激光电视。

色彩更真实

世纪末,数字显示技术的应用,如数字高清电视等产品,大大提高了彩色显示技术的清晰度。不过,在这场数字高清革命中,色彩显示效果并未得到提升,数字高清显示器仅能显示33%的人眼能够识别的颜色种类。

中科院光电研究院毕勇研究员日前介绍说,目前正在全球兴起的激光全色显示技术,可以显示出人眼能识别的颜色种类的90%,从而更真实地再现客观世界的丰富色彩。因此,科学界认为,激光全色显示技术有望带来“人类视觉史上的一场革命”。

据中国工程院院士许祖彦介绍,普通的光束是呈散射状的,而激光光束却可以保持直径大小的一致性,所以激光可以保持很高的色彩纯度,也就使得在成像的时候可以最大程度地还原物体本来的颜色。

许祖彦说:“激光显示能实现传统显示所达到的所有先进技术指标,如大屏幕、高分辨率、数字化等,与现有的显像管(CRT)投影显示、灯泡投影显示、液晶(LED)和等离子体(PDP)等平板显示相比,它具有更大的色域,其色度三角形面积是荧光粉的两倍以上,且激光是线谱,具有很高的色饱和度。”

此外,激光强度易控制。激光显示技术的显示屏幕从“个性化头盔”到“超大屏幕”均可以实现,且激光方向性好,能实现更高的显示分辨率。另外,激光的色纯度很高,所以在显示的图像颜色上十分逼真,据称是超过NTSC(标准色域)的100%。

图像不变形

许祖彦说:“我们知道激光的两个特点就是光波频率单一,传输路径平行且不会发散,因此并不需要透镜进行聚焦。激光管产生的激光束原本是单色的,穿过特制的晶体或光导加以调制后成为红色、绿色和蓝色,按照视频信号中对于三种基色的亮度和扫描信息进行控制,再通过合成装置投射到银幕上。”

没有透镜,显示出来的画面也就没有任何变形,即使是拱形、圆形屏幕,激光显示也不会产生模糊不清的现象。

因为具有了上述优点,激光显示技术即将成为继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术。

专家表示,激光全色显示将成为未来高端显示的主流,在公共信息大屏幕、数码影院、家庭影院、飞行员模拟训练、天文观测、大屏幕指挥显示系统、水幕成像表演以及个性化头盔显示系统等领域具有很大的发展空间和广阔的市场应用前景。

世界都在期待

因为优点突出,激光全色显示成为目前全球显示技术领域的重要发展方向,也是当前国际研发的热点。近几年,德、日、美、韩等国均投入巨大的人力物力进行激光全色显示技术的研究。日本产业界将其称为“人类视觉史上的革命”。

但是,国际上开发的激光电视均是样机,尚未形成产品。有专家表示,德国LDT公司、韩国三星公司采用“点扫描”式,日本索尼公司采用“线扫描”式,均存在着光扫描、光调制及其精确同步等技术瓶颈问题,不适于批量生产。

据预测,到2010年全世界激光显示产品市场为570亿美元。中国有3.5亿个家庭,是一个巨大的电视消费市场。

中国并不落后

激光显示技术的研究从上世纪80年代末就进入中国。在863计划长期支持下,中国科学院物理研究所等研究机构,利用自行研制的大功率红、绿、蓝三基色激光为光源,于2002年9月在国内首次实现全固态激光全色显示,获得一系列具有自主知识产权的重要成果。

目前,中国已研制出60英寸激光家庭影院和84英寸大屏幕激光显示样机,2005年成功研制出140英寸大屏幕激光显示样机,样机显示出色彩艳丽的动态清晰图像,实现了色域覆盖率73.6%(实测),为当前国际上最广色域的大屏幕激光全色显示系统。中国总体水平与国际同步,具有自主知识产权,多项成果达到国际先进水平,在晶体材料、全固态三基色激光、激光显示等关键器件和技术方面均有自己的专利保护,共20多项专利。

阅读全文

热点资讯

我的关注