電腦圖形學（一） 視頻顯示裝置_5_平板顯示器

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平板顯示器

       雖然多數圖形監視器還是採用CRT構造，但是其他一些技術可能很快要替代CRT監視器一 平板顯示器(flat-paned display)代表一類相比CRT能減小體積、減輕重量並節省功耗的視頻裝置。平板顯示器的一個有意義的特性是比CRT要薄，可以把它們掛在牆上或戴在手腕上。有些平板顯示器還可以進行書寫，因此它們可用於袖珍式筆記本。平板顯示器另外還用於小型TV監視器、計算機、袖珍式視頻遊戲機、膝上型電腦、航空座椅上的電影螢幕、電梯內的告示牌，以及在要求不高的攜帶型監視器的應用場合中作為圖形顯示器。

       我們可以把 平板顯示器分為兩類: 發射顯示器(emissive display)和 非發射顯示器(nonemissive display )。發射顯示器是將電能轉換為光能的裝置。電漿體顯示板、薄膜光電顯示器以及發光二極管都是發射顯示器的執行個體。平板CRT也已發明出來，其中的電子束以平行於螢幕的方向加速，然後偏轉90轟擊螢幕。但是，還未證實平板CRT同其他發射裝置一樣可以實際應用。非發射顯示器利用光學效應將太陽光或來自某些其他光源的光轉換為圖形模式。液晶裝置是 非發射平板顯示器的最重要的例子。

       電漿體顯示板(plasma panel)也稱氣體放電顯示器(gas-discharge display)，通過將通常包含氖氣的混合氣體充入兩塊玻璃板之間的地區而構成。一塊玻璃板上放置一系列垂直導電帶，另一塊玻璃板上構造一組水平導電帶(參見圖2.11)。在成對的水平和垂直導電帶上施加點火電壓，導致兩導電帶交叉點處的氣體進入電子和離子的輝光放電電漿區。圖形的定義儲存在重新整理緩衝中，點火電壓以每秒60次的速率重新整理像素位置(導電帶的交叉處)。使用交變電流方法快速提供點火電壓，可以得到較亮的顯示。像素之間的分隔是由導電帶的電場提供的。電漿體顯示板有一個缺點，即它是一種嚴格的單色裝置，但現在已開發出能顯示彩色和灰階等級的電漿顯示器。

       薄膜光電顯示器(thin-film electroluminescent display)具有與電漿體顯示板類似的結構。不同之處是它在玻璃板之間的地區充以熒光物，諸如硫化鋅與錳的膠狀物，而不再是氣體(參見圖2.13. )，當一個足夠高的電壓加到一對交叉的電極時，熒光層在兩電極交叉地區成為一個導電體。電能由錳原子吸收，然後釋放能量成為一發光亮點，這類似於電漿體顯示板的輝光放電的電漿體效應。光電顯示器比電漿體顯示板需要更多的功耗，而且難以達到好的顏色和灰階等級顯示。

       第三類發射裝置是 發光二極體（light-emitting diode, LED )。二極體以矩陣排列形成顯示器的像素位置，圖形的定義儲存在重新整理緩衝中。如同CRT的掃描線重新整理一樣，資訊從重新整理緩衝讀出，並轉換為電壓電平，然後應用於二極體，在顯示器上產生髮光圖案。

       液晶顯示器(( liquid-crystal display. LCD)通常用於小型系統，如膝上型電腦及計算機，這些非發射裝置產生圖形的原理是，通過能阻寨或傳遞光的液晶材料，傳遞來自周圍的或內部光源的偏振光。

      術語液晶（liquid crystal )是指這些化合物具有晶狀結構的分子，並且可以像液體那樣流動。平板顯示器通常使用線狀的液晶化合物，它們趨向於保持杆狀分子的長軸排列。因此平板顯示器可用線狀的液晶構成，2.15所示。其中有兩塊玻璃板，每塊都有一個光偏振器，與另一塊形成合適的角度，內部充以液晶材料。在一塊板上排放水平透明導體行，而另一塊板上則放置垂直透明導體列。行、列導體的交叉處定義一個像素位置。通常，分子按圖2.15中所示的“開態”排列。經過該材料的偏振光被扭曲，使之通過對面的偏振器，從而將光反射給觀察者。如果要關掉像素，我們可以將電壓置於兩交叉導體，使分子對齊，從而不再扭曲偏振光。這類平板顯示裝置可視為 無源矩陣(passive-matrix)LCD。圖形的定義儲存在重新整理緩衝，以每秒60幀的速率重新整理螢幕，與發射裝置相同。使用固態電子裝置時，通常也利用背光，因而系統不完全依賴於外部光源。可以使用不同的材料或染料來顯示顏色，並在每個螢幕位置放置一個三合一的彩色像素。構成LCD的另一種辦法是在每個像素位置放置一個晶體管，並採用薄膜晶體管技術。晶體管用來控制像素位置的電壓，並阻止液品單元慢性漏電。這些裝置稱為 啟用矩陣(active-matrix)顯示器。

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