1、摩尔课题论文新型显示器件与技术学 院 电子与信息学院专 业 信息工程 学生姓名 严伟 学 号 201230290494 提交日期 2013 年 5 月 23 日 摘 要本文详细介绍了三种新型显示器件与技术CRT 显示技术、等离子显示技术及 3D 显示技术。另外还有对这三种显示技术技术的比较及一些看法。关于 CRT 显示技术，本文主要从 CRT 显示器的分类、工作原理及主要参数等三个方面入手分析，其中重点介绍了 CRT 显示器的结构和原理，有利于读者的理解。关于等离子显示技术，本文主要从等离子技术的基本概念、其工作原理、优缺点及应用等几个方面分析，此外还有一些等离子显示与其它显示技术的对比。3D
2、 显示技术是一种比较新型的显示技术，有着广泛的应用及广阔的应用前景。本文主要从原理、分类、应用前景等方面对其进行分析。 最后是对以上三种技术的总结及一些看法。关键词：CRT 显示，等离子显示，3D 显示目 录摘要第一章 CRT 显示技术1.1 CRT 显示器分类1.2 CRT 显示器工作原理1.3 CRT 显示器主要参数1.4 小结第二章 等离子显示技术2.1 等离子显示技术的基本概念2.2 等离子显示技术的工作原理2.3 一种重要的等离子显示器AC 型 PDP2.4 等离子显示技术的优缺点及应用2.5 小结第三章 3D 显示技术3.1 3D 显示技术的原理3.2 3D 显示技术的分类3.3
3、3D 显示技术的应用前景3.4 小结第四章 总结与看法4.1 对以上三种技术的总结结束语参考文献第一章 CRT 显示技术1.1 CRT 显示器的分类根据显像管的表面平坦度，我们可以把 CRT 显示器分为以下几种：球面管；平面直角管；柱面管；物理纯平管；视觉纯平管。而如果根据显像管的厂家和种类来分，又可以分为以下几种：Sony 的 FD Trinitron 特丽珑；三菱 Mitsubishi 的钻石珑； Samsung 的丹娜管； LG 的未来窗。1.2 CRT 显示器的工作原理上图是 CRT 显像管的基本构造，从上图我们可以看出 CRT 显示器主要由电子枪、偏转线圈、荫罩或荫栅、荧光粉层和玻璃
4、外壳等 5 大部分组成。显像管内部的电子枪通电，发出电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，由偏转线圈控制电子的方向，穿过荫罩的小孔或荫栅并经荫罩或荫栅调正，然后高速轰击到荧光屏上的荧光粉从而发光，RGB3 色荧光点被不同强度的电子流点亮，就会产生各种色彩。为了形成图像，电子束会从左到右进行水平扫描屏幕上的像素点，使每个荧光点发亮，并通过电压控制明暗程度。当电子束扫描到尾端后，电子束会瞬间关闭，磁力线圈复位，然后从下一条开始。就这样不断重复直至扫描完整个屏幕。同时为了提高电子束瞄准的精度，避免将电子束打到临近的磷光涂层（产生图像拖尾） ，产生不正确的颜色，或是产生轻微的重像，目前主流
5、的纯平显像管被分为荫罩式和荫栅式两种，荫罩式：是一块刻有成千上万孔的薄钢板，作用是保证 3 个电子束共同穿过同一个荫罩孔，以激发荧光粉，发出红绿蓝 3 色光。优点成本较低，缺点电子透过率较低 5070%，画面不够精细，难以进一步提高亮度和对比度。适合大量文字处理；而荫栅式是将荧光粉排成跨越整个显示器屏幕的竖条状，将荫罩改为条状荫栅，条状荫栅由固定在一个拉力极大的铁框中的平行的铁线阵列组成，电子透过率高达 95%以上，画面精度高，色彩鲜艳，亮度更好。在屏幕 1/3 和 2/3 处有两条平行的阻尼线，用以减少荫栅震动，保持铁线平行，屏幕上有细微的阴影。1.3 CRT 显示器的主要参数 显像管； 点
6、距：指屏幕上相邻的两个同色像素单元之间的距离，即两个红色（或绿、蓝）像素单元之间的距离； 最大分辨率； 最佳分辨率：计算机显示器的物理分辨率，即显示器屏幕上的荧光粉点数或像素数，它是该显示器所能达到的极限分辨率； 刷新频率； 带宽：每秒钟电子枪扫描过的总象素数，等于分辨率刷新率。带宽可以综合反映显示器性能，带宽 = 水平分辨率0.8垂直分辨率0.93场频； 扫描方式； 控制方式； 显示器的涂层； 显像管的大小与可视尺寸； 显像管的辐射与环保标准。1.4 小结首次应用于示波器中（CRT）是德国物理学家布劳恩（Kari Ferdinand Braun）发明的， 1897 年被用于一台示波器中首次与
7、世人见面。但 CRT 得到广泛应用则是在电视机出现以后。近年来随着显示器技术方面的蓬勃发展，各种显示器层出不穷，竞争可说是相当激烈。但 CRT 显示器展现成熟的格局，维持较高的性价比来对抗其它显示器的冲击。第二章 等离子显示2.1 基本概念等离子：在物理学中指正、负电荷浓度处于平衡状态的体系，即等离子体就是一种被电离，并处于电中性的气体状态。由于电离气体整体行为表现出电中性，也就是电离气体内正负电荷数相等，因此称这种气体状态为等离子体态。在近代物理学中把电离度大于 1的电离气体都称为等离子体。等离子分类：高温等离子体：108-109 K 完全电离的等离子体；低温等离子体：热等离子体和冷等离子体
8、。等离子特征：气体高度电离具有很大的带电粒子浓度，1016-1015 个/cm2，具有良好的导电性；具有电振荡的特征：带电粒子穿过等离子体时，能够产生等离子体激元（能量是量子化的） ；具有加热气体的特征：气体可被加热到几万度；在稳定情况下，等离子体中的运动可看做是热运动。2.2 工作原理通俗点讲，所谓等离子体显示板（plasma display panel，PDP ） ，即用气体放电发光进行显示的平面显示板，可以看成是由大量小型并排构成的。显示屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封接形成一个个放电空间，放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金
9、属氧化物导电薄膜作激励电极。 当给电极上加上电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线，这种紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到的可见光，显现出图像。此外为了保护介质层在放电过程中不受离子轰击，介质表面再涂复一层氧化镁的保护层， 采用氧化镁保护层后可得到稳定的放电和较低的维持电压并能延长器件的寿命。2.3 一种重要的等离子显示器在我们日常生活中 AC 型 PDP 更普遍。AC-PDP 的基本结构如图所示。在研磨过的两块平板玻璃上用光刻或真空镀膜的方法制作电极，矩阵型的条形电极彼此正交，交点处构成一个放电单元。AC 型 PD
10、P 分为透射型与反射型两种。在透射型结构 PDP 中，荧光是从后基板侧透射出来的，视者是从后基板一侧观看画面；在反射型结构 PDP 中，荧光是从前基板侧射出，是从前基板一侧观看画面，优点是可增加荧光体的涂布量，并且是直视荧光体的发光，因此画面亮度较高，视角大 。2.4 等离子显示技术的优缺点及应用 PDP 具有下述优点：利用气体放电发光，为自发光型，即主动发光型显示（与 LCD 比较） ；其放电间隙为 0103mm，便于实现薄型化（与 CRT 比较） ；利用荧光体，可以彩色发光，容易实现多色化、全色（与 LCD 比较） ；容易实现大画面平板显示（与 CRT 比较） 。其缺点为功耗大，不便于采用
11、电池电源（与 LCD 比较） ；彩色发光效率低（与 CRT 比较） ；驱动电压高（与 LCD 比较） ；目前的价格还较高（与 CRT、LCD 比较） 。应用2.5 小结PDP 的优势是薄型，大画面，自发光型，彩色丰富（与 CRT 相当） ，大视角、便于众多观众同时观看，响应快，具有存储特性，全数字化工作，受磁场影响小、无需磁屏蔽等。且有着广泛的用途，拥有广阔的前景。第三章 3D 显示技术3.1 3D 显示的原理利用自动立体显示技术（AutoSterocopic ） ，即所谓的 “真 3D 技术” ，通过提供至少两组以上相位不同的图像，产生“视觉栅栏” ，使两只眼睛分别接受不同的图像，从而实现立
12、体效果。3.2 3D 显示技术的分类1.不闪式 3D将能够同时看两个影像把分离左侧影像和右侧影像的特殊薄膜贴在 3D电视表面和眼镜上。通过电视分离左右影像后同时送往眼镜，通过眼镜的过滤，把分离左右影像后送到各个眼睛。不闪式 3D 的画面是由左眼和右眼各读出 540条线后，两眼的影像在大脑重合，所以大脑所认知的影像是 1080 条线，从而可以确定不闪式为全高清。2.快门式 3D 技术快门式 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
13、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。3.3 3D 显示技术的应用前景应用范围广：适用于所有用户形象展示的场所，效果震撼 比如：教育、医学或科学研究、商业活动、摹拟航训等等场合中运用于广告业，引发重大革命3.4 小结3D 显示技术作为一种新型显示技术，拥有广阔的前景及市场，而且随着技术的成熟及不断改进，3D 显示技术势必成为市场的宠儿。第四章 总结与看法4.1
14、对以上三种技术的总结CRT 显示技术作为第一种成功的新型显示技术，在面对在这之后如雨后春笋般涌现的各种显示技术时，虽然显得有些落伍，但依然有不少的忠实支持者，比如在网站设计、平面设计、动画设计等方面。究其原因，除了 CRT 的色彩与色温完美表现，另一个重要的因素就是速度。目前 LCD 虽然已经号称进入 2ms 的时代，但是CRT 却是以 s 的速度在表现，两者的差距中间有着相当地差距。此外， CRT画面面板的平面化技术也已达到商品化阶段，如日本新力公司的 Wedge 型平面电视，和日本三菱公司的 Diamond 型平面电视成功进入市场，而颇受欢迎。各种不同的解決方案和衍生技术仍不段发展着。另外
15、，CRT 还有价格低廉、性价比极高、技术成熟、高亮度高对比数、寿命长、1024 种色彩等方面优势。当然，我们也应该认识到 CRT 的局限性，它的缺点也不少，如：无数字寻址（无法数字化） 、图像畸变、电磁辐射（2 万伏左右高压） ，CRT 背后也因技术、专利纠葛分成两大系列，一是以 Shadow Mask（影罩）为主的投射方式，另一种则是 Aperture Grille （栏栅） 。总的来看，CRT 这种显示技术还将继续发挥自己的作用，在一些特定的领域得到应用。但从长远的方向来说，这种技术未来前瞻性低，发展潜力有限。2.等离子显示技术：等离子显示技术是目前新兴数字显示器的主流之一，约占市场份额的
16、 10%。等离子显示器的出现比 LCD 晚很多，但作为大屏幕显示器等离子显示器却比TFT-LCD 大屏幕显示器早好几年。等离子显示器是一种很有发展前途的大屏幕显示器，但由于生产技术大部分垄断在日本手中，技术扩散比较慢，产业链建立很慢，跟随 PDP 发展的中国企业很少，所以它一直都发展不起来。 PDP 显示器的优点是对比度比 LCD 高，特别适用于做大屏幕电视。目前世界上生产PDP 等离子显示屏的厂家主要在日本和韩国，国内只有长虹一家，因此，PDP显示屏的主要市场基本在国外，国内市场相对来说比较小，远远不如 TFT-LCD显示屏。 因此我们应该努力发展 PDP，扩大市场。不过在另一方面，PDP
17、损耗功率很大，而目前能源日趋紧张，人们的节能意识也越来越强。所以 PDP 向节能方向发展势在必行。虽然随着半导体技术的发展，其消耗的电量降低为 100 瓦特左右，但未来仍然在工艺、电路设计和材料等方面技术上均有研究发展的空间。此外，PDP 还应该在亮度、动态画面反映(应答性) 做出改进。最后一点，等离子显示器方面的产品价格仍然居高不下，这将在某种程度上制约发展，所以我们应该努力改进工艺，降低成本，最终让它走进千家万户。3. 3D 显示技术3D 显示技术是一种比较新型的显示技术，几年之前的欧美大片 阿凡达让许多中国人第一次听到“3D”这个词。之后，这种技术风靡整个中国。严格来说，3D 技术原理并
18、不复杂，即利用自动立体显示技术，即所谓的 “真 3D 技术” ，通过提供至少两组以上相位不同的图像，产生“ 视觉栅栏” ，使两只眼睛分别接受不同的图像，从而实现立体效果。3D 刚出现时，大家提起 3D 第一个想起的就是那看起来很帅的眼镜。而现在3D 技术的发展已经不再局限于眼镜上，比如除了眼镜式技术，现在还有无需眼镜立体显示技术，通俗点说就是裸眼技术。甚至，在 2013 年 4 月，平板显示龙头企业京东方推出的全球首款 55 英寸至臻 3D 显示屏、 110 寸超高清显示屏在深圳亮相。因为 3D 技术的自身特点，这项技术有着广阔的应用和发展前景，比如京东方推出的那款 3D 显示屏不仅适用于客厅
19、，也可广泛应用于私属影院、医疗、奢侈品展示等高端显示领域，而且可实现全分辨率、高亮度、不闪烁的高质量3D 显示效果，能够满足人们的视觉要求。另外， 3D 显示适用于所有用户形象展示的场所，效果震撼 比如：教育、医学或科学研究、商业活动、摹拟航训等等场合中。如果运用于广告业，将引发重大革命。但 3D 技术也有缺点，比如其会增加眼的负担，引发疲劳感等。不过总的来说 3D 技术未来的发展不容小觑。结束语通过本次的课题研究，我感到收获颇多。我感觉这个过程很累但却很充实。因为这是我第一次自己单独做 PPT，而且要去上网找资料，这些以前虽然都做过，但以前只是简单地找一下而已，而课题研究需要自己把找来的东西加以整合，工作量增加了许多。不过我也从中学会了许多东西，比如怎样做好一个PPT，如何探究一种事物以及怎样与别人合作等，因而我觉得这个过程十分充实。在这个过程中，自己的能力也得到了很好的锻炼，这会有利于自己以后的发展。最后，还要感谢老师的指导及同学的帮助。参考文献1.陶显芳 中国新型显示技术分析及发展2.西安邮电学院光电信息工程教研室 新型显示技术概述
