计算机图形学（一） 视频显示设备_5_平板显示器

平板显示器

虽然多数图形监视器还是采用CRT构造，但是其他一些技术可能很快要替代CRT监视器一平板显示器(flat-paned ) 代表一类相比CRT能减小体积、减轻重量并节省功耗的视频设备。平板显示器的一个有意义的特性是比CRT要薄，可以把它们挂在墙上 或戴在手腕上。有些平板显示器还可以进行书写，因此它们可用于袖珍式笔记本。平板显示器另外还用于小型TV监视 器、计算器、袖珍式视频游戏机、膝上型计算机、航空座椅上的电影屏幕、电梯内的告示牌，以及 在要求不高的便携式监视器的应用场合中作为图形显示器。

我们可以把平板显示器分为两类:发射显示器( )和非发射显示器( )。发射显示器是将电能转换为光能的设备。等离子体显示板、薄膜光电显示器以及发光二 极管都是发射显示器的实例。平板CRT也已发明出来，其中的电子束以平行于屏幕的方向加速，然 后偏转90轰击屏幕。但是，还未证实平板CRT同其他发射设备一样可以实际应用。非发射显示器 利用光学效应将太阳光或来自某些其他光源的光转换为图形模式。液晶设备是非发射平板显示器的 最重要的例子。

等离子体显示板( panel)也称气体放电显示器(gas- )，通过将通常包含氖气的混合气体充入两块玻璃板之间的区域而构成。一块玻璃板上放置一系列垂直导电带，另一块玻璃板上构造一组水平导电带(参见图2.11)。在成对的水平和垂直导电带上施加点火电压，导致两导电带交叉点处的气体进入电子和离子的辉光放电等离子区。图形的定义存储在刷新缓存中，点火电压以每秒60次的速率刷新像素位置(导电带的交叉处)。使用交变电流方法快速提供点火电压，可以得到较亮的显示。像素之间的分隔是由导电带的电场提供的。等离子体显示板有一个缺点，即它是一种严格的单色设备，但现在已开发出能显示彩色和灰度等级的等离子显示器。

薄膜光电显示器(thin-film )具有与等离子体显示板类似的结构。不同之处是它在玻璃板之间的区域充以荧光物，诸如硫化锌与锰的胶状物，而不再是气体(参见图2.13. )，当一个足够高的电压加到一对交叉的电极时，荧光层在两电极交叉区域成为一个导电体。电能由锰原子吸收，然后释放能量成为一发光亮点，这类似于等离子体显示板的辉光放电的等离子体效应。光电显示器比等离子体显示板需要更多的功耗，而且难以达到好的颜色和灰度等级显示。

第三类发射设备是发光二极管（light- diode, LED )。二极管以矩阵排列形成显示器的 像素位置，图形的定义存储在刷新缓存中。如同CRT的扫描线刷新一样，信息从刷新缓存读出，并 转换为电压电平，然后应用于二极管，在显示器上产生发光图案。

液晶显示器(( - . LCD)通常用于小型系统，如膝上型计算机及计算器，这些非发射设备生成图形的原理是，通过能阻寨或传递光的液晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。

术语液晶（ )是指这些化合物具有晶状结构的分子，并且可以像液体那样流动。平 板显示器通常使用线状的液晶化合物，它们趋向于保持杆状分子的长轴排列。因此平板显示器可用 线状的液晶构成，如图2.15所示。其中有两块玻璃板，每块都有一个光偏振器，与另一块形成合适 的角度，内部充以液晶材料。在一块板上排放水平透明导体行，而另一块板上则放置垂直透明导体 列。行、列导体的交叉处定义一个像素位置。通常，分子按图2.15中所示的“开态”排列。经过该 材料的偏振光被扭曲，使之通过对面的偏振器，从而将光反射给观察者。如果要关掉像素，我们可 以将电压置于两交叉导体，使分子对齐，从而不再扭曲偏振光。这类平板显示设备可视为无源矩阵 (-)LCD。图形的定义存储在刷新缓存，以每秒60帧的速率刷新屏幕，与发射设备相 同。使用固态电子设备时，通常也利用背光，因而系统不完全依赖于外部光源。可以使用不同的材 料或染料来显示颜色，并在每个屏幕位置放置一个三合一的彩色像素。构成LCD的另一种办法是 在每个像素位置放置一个晶体管，并采用薄膜晶体管技术。晶体管用来控制像素位置的电压，并阻 止液品单元慢性漏电。这些设备称为激活矩阵(-)显示器。