计算机图形学（一）视频显示设备_5

计算机图形学（一）视频显示设备_5_平板显示器

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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 display) 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(emissive display)和非发射显示器(nonemissive display )。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(plasma panel)也称气体放电显示器(gas-discharge display)，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 electroluminescent display)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-emitting 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(( liquid-crystal display. 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（liquid crystal )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 (passive-matrix)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(active-matrix)显示器。