第7章光电子技术-课件.ppt
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1、第第7 7章章 光电显示技术光电显示技术7.2 7.2 阴极射线显示阴极射线显示7.3 7.3 液晶显示液晶显示7.4 7.4 等离子体显示等离子体显示7.1 7.1 光电显示技术基础光电显示技术基础7.5 7.5 场致发光显示场致发光显示绪绪 论论 显示技术是多学科交叉综合技术,是信息时代重要标志之一。显示技术是多学科交叉综合技术,是信息时代重要标志之一。18971897年,德国的布朗发明了阴极射线管(年,德国的布朗发明了阴极射线管(CRTCRT)()(Cathode Ray Cathode Ray TubeTube)的雏形。)的雏形。阴极射线管做作为一种传统的信息显示器件,显示质量优良,阴
2、极射线管做作为一种传统的信息显示器件,显示质量优良,制作和驱动比较简单,有很好的性能价格比。制作和驱动比较简单,有很好的性能价格比。CRTCRT一直占据了光电显示的主导地位,如今其技术已极其成熟。一直占据了光电显示的主导地位,如今其技术已极其成熟。显示技术的发展显示技术的发展 CRT的缺点:从大屏幕显示方面来讲,的缺点:从大屏幕显示方面来讲,100cm以上的以上的CRT质质量要超过量要超过100kg,体积大,搬动困难,不能适应现代家庭对,体积大,搬动困难,不能适应现代家庭对高清晰度电视(高清晰度电视(HDTV)和现代战争对大屏幕显示器的要求。)和现代战争对大屏幕显示器的要求。随着随着CRT应用
3、的延伸,期望一种显示质量如同应用的延伸,期望一种显示质量如同CRT,而又具,而又具有体积小,重量轻,工作电压低,功耗小的新产品。有体积小,重量轻,工作电压低,功耗小的新产品。平板显示技术应运面生,且迅速发展。平板显示在国际上尚平板显示技术应运面生,且迅速发展。平板显示在国际上尚没有严格定义,一般是指显示器的厚度小于显示屏幕对角线没有严格定义,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。像一块平板,平板显示因此而得名。液晶液晶LCD平板显示器平板显示器等离子体等离子体
4、PDP平板显示器平板显示器按显示媒质和工作原理分:按显示媒质和工作原理分:阴极射线显示(阴极射线显示(CRT)、液晶显示()、液晶显示(LCD)、等离子体显)、等离子体显示(示(PDP)、电致发光显示()、电致发光显示(ELD)等。)等。CRT每个像素的性能价格比要比其他显示器件高得多,因每个像素的性能价格比要比其他显示器件高得多,因此它不会在短期内消失。此它不会在短期内消失。LCD主要在微型和中小屏幕占优势。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、壁挂式电视和媒体显示、壁挂式电视和HDTV最有竞争
5、力的显示技术。最有竞争力的显示技术。显示的分类显示的分类光电显示的性能指标光电显示的性能指标亮度、对比度和灰度、分辨力、发光颜色亮度、对比度和灰度、分辨力、发光颜色光电显示分类光电显示分类发光类型发光类型结构状态结构状态显示内容显示内容显示原理显示原理CRT,VFD,PDP,ELDLCD,LED,LD,ECD主动型主动型被动型被动型CRT,PDP,ELDLCD平板显示平板显示体显示体显示CRT,PDP,ELDLCD数码、字符、轨迹数码、字符、轨迹图表、图形、图像图表、图形、图像显示屏幕显示屏幕超大屏幕、大屏幕超大屏幕、大屏幕中屏幕、小屏幕中屏幕、小屏幕一、光电显示的物理基础一、光电显示的物理基
6、础发光、色彩与视觉发光、色彩与视觉1.1.发光发光固体受到某种形式的能量激励后所产生固体受到某种形式的能量激励后所产生的光发射现象。的光发射现象。由于离子跃迁产生的由于离子跃迁产生的,时间约时间约0.10.1纳秒纳秒.发光的激励方式:光致发光发光的激励方式:光致发光 荧光灯荧光灯 阴极射线发光阴极射线发光 显像管显像管 场致发光场致发光 LEDLED、PDPPDP、ELDELD 化学发光化学发光 磷磷2.2.颜色颜色(色彩色彩)1)1)连续性连续性:)(fc 颜色颜色 波长波长(nm)红红 622-760 橙橙 597-622 黄黄 577-597 绿绿 492-577蓝蓝 455-492 靛
7、靛 435-455 紫紫 390-435 光谱色是最饱和的纯色光谱色是最饱和的纯色标准色标准色 2)2)可分性可分性:3)3)可合性可合性:knkkcac 14)4)三基色原理三基色原理:自然界中客观存在的颜色均可以为三个自然界中客观存在的颜色均可以为三个确定的相互独立的基色的线性组合确定的相互独立的基色的线性组合.颜色的三个特征参量颜色的三个特征参量:亮度(视觉强度)亮度(视觉强度)色调(色品、颜色种类)色调(色品、颜色种类)饱和度(色纯度)饱和度(色纯度)相加混合色:彩电相加混合色:彩电相减混合色:彩印相减混合色:彩印亮度:亮度:颜色的光功率越大则感觉越亮。颜色的光功率越大则感觉越亮。被动
8、发光,物体反射的光功率越大则感觉越亮。被动发光,物体反射的光功率越大则感觉越亮。色调:色调:颜色彼此区分的特征。颜色彼此区分的特征。光波的色调取决于光波的光谱成分。光波的色调取决于光波的光谱成分。物体的色调取决于物体表面的光源光谱,物体的色调取决于物体表面的光源光谱,或取决于物体表面反射的光波光谱。或取决于物体表面反射的光波光谱。例如:衣服在白光照射下呈现红色:例如:衣服在白光照射下呈现红色:将红光分量反射出来将红光分量反射出来 物体呈色机理及影响因素物体呈色机理及影响因素 物体色物体色:物体对光的选择性吸收是物体呈色的主要原因。:物体对光的选择性吸收是物体呈色的主要原因。花花,叶子本身没有色
9、彩,光是色彩的源泉。叶子本身没有色彩,光是色彩的源泉。红色表面用绿光来照射,呈现黑色,因为绿光的辐射被全红色表面用绿光来照射,呈现黑色,因为绿光的辐射被全部吸收,它不包含可反射的红光波长。部吸收,它不包含可反射的红光波长。花是红色是因为它吸收了白色光中花是红色是因为它吸收了白色光中400500nm的蓝色光和的蓝色光和500600nm的绿色光,仅仅反射了的绿色光,仅仅反射了600700nm的红色光。的红色光。同理对于叶子是由于反射了绿光才呈现出绿色。同理对于叶子是由于反射了绿光才呈现出绿色。光源色是影响物体颜色的重要因素。光源色是影响物体颜色的重要因素。光源色的变化会影响物体的颜色。光源色的变化
10、会影响物体的颜色。亮度变化亮度变化:例如白炽灯,亮度增大时,颜色趋向于白;:例如白炽灯,亮度增大时,颜色趋向于白;亮度减弱时,颜色趋向于红。亮度减弱时,颜色趋向于红。距离变化距离变化:光源与观察者距离的变化,会使光源色发生:光源与观察者距离的变化,会使光源色发生改变。如白炽灯光,随着距离的推远,其颜色由黄逐改变。如白炽灯光,随着距离的推远,其颜色由黄逐渐向橙、橙红、红色变化。渐向橙、橙红、红色变化。传播媒质的变化传播媒质的变化,环境色环境色对物体颜色的影响。对物体颜色的影响。饱和度:饱和度:指颜色光所呈现的颜色的深浅程度。指颜色光所呈现的颜色的深浅程度。对于同一色调的颜色光,饱和度越高颜色越深
11、。对于同一色调的颜色光,饱和度越高颜色越深。高饱和度的颜色光因掺入白光而被冲淡,高饱和度的颜色光因掺入白光而被冲淡,变成低饱和度的颜变成低饱和度的颜色光。所以饱和度反映了某种颜色光的纯度。色光。所以饱和度反映了某种颜色光的纯度。通常所说色度是色调和饱和度的总称。通常所说色度是色调和饱和度的总称。度量颜色常用色度图或色度坐标系。度量颜色常用色度图或色度坐标系。3.3.视觉视觉 标准分辨标准分辨30003000种颜色;一般分辨种颜色;一般分辨120120种。种。人眼的三种感色细胞具有合色的能力。当一复色光刺激人眼时,人眼感人眼的三种感色细胞具有合色的能力。当一复色光刺激人眼时,人眼感色细胞可将其分
12、解为红、绿、蓝三种单色光,然后混合成一种颜色。色细胞可将其分解为红、绿、蓝三种单色光,然后混合成一种颜色。加法混合:加法混合:两种或两种以上的色光相混合时,同时或者在极短两种或两种以上的色光相混合时,同时或者在极短的时间内连续刺激视觉器官,产生一种新的色彩感觉。混合色光的时间内连续刺激视觉器官,产生一种新的色彩感觉。混合色光的总亮度等于相混各色光亮度之和。的总亮度等于相混各色光亮度之和。颜色旋转混合颜色旋转混合:把两种或多种色并置于一个圆盘上,通过动力令把两种或多种色并置于一个圆盘上,通过动力令其快速旋转看到的新的色彩。颜色旋转混合效果在色相方面与加法混其快速旋转看到的新的色彩。颜色旋转混合效
13、果在色相方面与加法混合的规律相似,但在明度上却是相混各色的平均值。合的规律相似,但在明度上却是相混各色的平均值。空间混合空间混合:将不同颜色并置在一起,当它们在视网膜上的投影小:将不同颜色并置在一起,当它们在视网膜上的投影小到一定程度时,不同颜色刺激就会同时作用到视网膜非常邻近的感光到一定程度时,不同颜色刺激就会同时作用到视网膜非常邻近的感光细胞,以致眼睛很难将它们独立地分辨,在视觉中产生色彩的混合。细胞,以致眼睛很难将它们独立地分辨,在视觉中产生色彩的混合。感红细胞感红细胞感绿细胞感绿细胞感蓝细胞感蓝细胞红红绿绿蓝蓝 人眼视网膜的人眼视网膜的三种感色视锥细胞三种感色视锥细胞 加法混色常用的相
14、加混色方法有以下三种:加法混色常用的相加混色方法有以下三种:时间混色法时间混色法:将三基色按一定比例轮流投射到同一屏幕上,由于将三基色按一定比例轮流投射到同一屏幕上,由于人人 眼的视觉惰性,只要交替速度足够快,产生的彩色视觉与三基眼的视觉惰性,只要交替速度足够快,产生的彩色视觉与三基色直色直 接相混时一样。这是顺序制彩色电视图像显示的基础。接相混时一样。这是顺序制彩色电视图像显示的基础。空间混色法空间混色法:将三基色同时投射到彼此距离很近的点上,利用人将三基色同时投射到彼此距离很近的点上,利用人眼眼 分辨力有限的特性而产生混色,或者使用空间坐标相同的三基分辨力有限的特性而产生混色,或者使用空间
15、坐标相同的三基色光的同时投射产生合成光,这是同时制彩色电视图像和计算机图色光的同时投射产生合成光,这是同时制彩色电视图像和计算机图像的像的 显示基础。显示基础。生理混色法生理混色法:利用两只眼睛分别观看两个不同颜色的同一景象,利用两只眼睛分别观看两个不同颜色的同一景象,也获得混色效果。也获得混色效果。二、色度坐标系与彩色重现二、色度坐标系与彩色重现为使各种颜色可以通过人的视觉系统良好地重现,建立了许为使各种颜色可以通过人的视觉系统良好地重现,建立了许多种色度坐标系:多种色度坐标系:1 1)CIE-RGBCIE-RGB计色系统计色系统在色度学中国际照明委员会(在色度学中国际照明委员会(CEICE
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