透析显示技术的发展史及其发展特点

　　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。

　　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。

    一、显示器件的主要参量发展前景

    由于显示器件可用来重现图像图形、显示信号波形和参数，因此对显示器来说重要的是显示彩色图像的质量。目前CRT显示器件以其高的性能价格比和高性能的图像质量仍占据着大部分的显示市场，而LCD显示器以其不断下降的价格和不断提高的图像质量已作为平板显示器件的代表填补了CRT显示器件推出的市场，并且还在扩充者市场。CRT、LCD都已大规模生产，基本上已达到物美价廉，因此其他显示器件只能在CRT、LCD显示器件所不能适应的领域发展。以下是对显示器件主要参数进行说明：

    1 亮度

    亮度（L）的单位是坎德拉每平方米（cd/m2）。对画面的亮度要求与环境的光亮度有关，例如，在电影院中，电影亮度有30-45cd/m2就可以了；在室内看电视，要求显示器画面亮度应大于70cd/m2；在室外看则要求画面亮度应达到300cd/m2；所以对高质量的显示器亮度的要求应为300cd/m2左右。

    2 对比度和灰度

    对比度（C）是指画面上的亮度Lmax和亮度Lmin之比，即C=Lmax/Lmin(无环境光的前提下)。在实用中都是有环境光线的，所以显示器件必须有足够的亮度才能实现实用状态下的对比度：C’=Lmax+L外/Lmin+L内

    灰度是指图像黑白亮度的层次。一般人眼可分辨的亮度层次为100级。显示字码、图形、表格曲线对灰度没有要求，只要对比度可。但显示图像不但要求有足够的对比度，还要要求有丰富的灰度级。

    3 分辨力（清晰度）

    分辨力是指分辨电视图像的细节的能力，是人眼观察图像清晰程度的标志。分为水平和垂直两种，在电视显示中垂直即电视帧的扫描线数，受电视广播制式的限制，PAL制625扫描线，NTSC制525扫描线，高清晰数字制式，如1080I/60HZ信号的扫描线为1080线。虽电视机的品牌不同，但此参数都必须是一样的，后来不同厂家进行100HZ和逐行扫描处理，只是减少了图像的大面积闪烁和行间闪烁。

    水平分辨力是电视信号的水平取样点决定，电视图像信号经不同的传输途径和不同的电视接收机，所收看到的图像水平清晰度会有所不同。

    只有兼备高分辨力、高亮度和高对比度的图像才可能是高清晰度的图像，所以上述三个条件是获得高质量图像显示所必不可少的。

    4 响应时间和余晖时间

    响应时间是指从施加电压到出现图像的显示时间，有称上升时间。余晖时间是指从切断电源到图像显示消失的时间，有称下降时间。

    电视图像显示时需要小于1/30s的响应时间，一般主动发光型显示期间的响应时间都可小于0.1ms,而非主动发光型LCD的响应时间为10-500ms,在显示快速运动的电视图像时，会出现脱尾或余像，使运动图像模糊。因此，LCD显示变化缓慢的计算机图像不成问题，但显示电视机图像响应时间就太长了。

    5 寿命

    目前寿命问题是大多数用户关心的问题。作为实用化的显示器件，其寿命都应在3万小时以上。现在CRT显像管、PDP的寿命问题都已解决，LCD的寿命决定其使用材料的化学稳定性、耐湿性和耐光性，一般讲来的寿命也已解决。CRT投影管因其所受温度很高，目前寿命较低，不到1万小时（这里的寿命是指行业中亮度低于正常亮度一半时的时间）。

    6 显示器的其他参数还有显示色、发光率、工作电压和功耗、存储功能、体积、显示面积、视角以及性能价格比等。

    7 显示技术发展的前景

    一种理想的显示技术应该是高亮度、高对比度、高分辨力，并有大显示容量、能全彩色显示、低电压驱动、低功耗显示器件本身与驱动电路连为一体，可靠性高、长寿命以及薄而轻的。

    二、液晶显示器的原理简要

    2-1 液晶显示（LiquidCrystatDisplay,LCD）特点

    优点：

    1、低电压、微功耗

    极低的工作电压，只要2-3V，工作电流只有几个微安，即功耗只有10-6—10-5W/cm2，这是其他任何显示器件所做不到的。

    2、平板式结构

    液晶显示器的基本结构是两片导电玻璃，中间灌有液晶的薄形盒。

    A开口率高有利于用作显示窗口

    B显示面积做大做小都较容易

    C便于自动化大量生产生产成本低

    D器件很薄只有几毫米后

    3、被动显示型

    液晶本身不发光，靠调制外界光达到显示目的，即依靠对外界光的不同反射和透射形成不同对比度来达到显示目的。液晶在黑暗中无法显示，但在自然界中人类所获得的视觉信息中，90LL%以上是靠外部物体的反射光，而不是靠物体本身发光，所以被动显示更适合人眼的视觉，不容易引起眼部疲劳。

    4、显示信息量大

    液晶显示器中，各像素之间不用采取隔离措施，所以在同样显示面积中能容纳更多的像素，利于制成高清晰度电视显示器。

    5、易于彩色化

    一般液晶无色，采用滤色膜很容易实现彩色。液晶所能重现的彩色可予CRT显示器相媲美。

    6、寿命长

    只要液晶的配套件不损坏，液晶本身由于工作电压低、电流小，所以几乎不会劣化，寿命很长。

    7、无辐射、无污染

　　CRT显示器中有X射线辐射，PDP显示器有高频电磁辐射，而液晶显示中不会出现这些问题。

　　缺点：

　　1、显示视角小

　　由于大部分液晶显示的原理依靠液晶分子的各向异性，对不同的入射光，反射率不一样，所以视角较小，只有30-40度。随着视角的变大，对比度迅速变坏。

　　2、响应速度慢

　　液晶显示大多是依靠在外加电场作用下，液晶分子的排列发生变化，所以响应速度受材料的粘滞度影响很大。响应速度一般为100-200ms,温度越低响应速度越慢，动态图像质量差。

　　3、怕高温

　　高温会破坏液晶的定向层，造成不可修复的损坏。局部高温会形成残像。

　　4、由于是非主动发光暗时看不清。

　　2-2 什么是液晶

　　物质的第四态――液晶

　　我们都知道物质有三态：固体、液体和气体。通常固体加热至溶点就变成透明的液体。然而，有些有机材料不是直接从固体转变为液体，而是经过中间状态，然后才转变为液体。这种中间状态外观是流动性的混浊液体，同时又有光学各向异性晶体所特有的双折射特性。

　　处于中间状态物质，一方面具有象液体一样的流动性和连续性，另一方面又具有象晶体一样的各向异性，象这样的有序流体就是液晶。

　　2-3 液晶显示器件的基本结构

　　不同类型的液晶显示器件的部分部件可能会不同，如有的不要偏振片。但是两块导电玻璃夹持一个液晶层，封接成一个扁平盒的基本结构相同。如需要偏振片，则将偏振片贴在导电玻璃的外表面。