A3组 刘昕宇 张冬冬 孙成坤 周敬浩 黄鑫 张彦铃
（烟台大学计算机学院计091-1班，山东 烟台 264005）
1 摘 要 本文介绍了当前主流显示技术及前沿显示技术，显示技术的发展及细致评论各种技术的优劣。具体介绍了当前主流各种显示器采用的技术及细致剖析了LED、LCD两种显示器。详细介绍了各种3D技术和未来3D技术发展趋势。介绍了尖端的真三维立体显示技术实现在物理三维空间的显示。介绍了非线性与多媒体信息中的视频显示技术关系，阐述了机器视觉的原理。 关键词 显示技术，显示器，LCD，LED，液晶，3D，立体，多媒体，非线性
2 引言
显示技术在当今操作系统技术发展中占据着重要的地位。显示技术的发展速度也是日异月新。
当今世界上主流的显示技术有LCD、PDP、OLED、SED等。本文分别论述了计算机显示技术的发展历史和现状。
究表明人的各种感觉器官从外界获得的信息中视觉占60%，听觉占20%，触觉占15%，味觉占3%，嗅觉占2%，近2/3的信息是通过眼睛获得的由此也就促进人们对显示技术的研究开发，从而图像显示成为显示中最重要的方式。 电子显示器件可分为主动发光型和非主动发光型两大类。前者是利用信息来调制各像素的发光亮度和颜，进行直接显示；后者本身不发光，而是利用信息调制外光源而使其达到显示目的。按显示材料可分固体（晶体和非晶体）、液体、气体、等离子体和液晶体显示器。显示器件主要包括阴极射线管（ＣＲＴ）、液晶显示器 简易热水器（ＬＣＤ）、等离子显示器（ＰＤＰ）、有机发光二极管（ＯＬＥＤ）、场致发射显示器（ＦＥＤ ）、发光二极管（ＬＥＤ）等。 2.1 LCD
一般来说，20 世纪90 年代是LCD 功能扩大、竞争加剧的时代，产品应用也日趋普及，面
板尺寸不断加大等，21世纪则将转入性能竞争的时代。例如，LCD 的视角和响应速度两大弱点将面临强力挑战。
2.2 PDP
FPD 中LCD 和PDP 是竞争最为激烈的两大技术，在40英寸以上的大尺寸显示屏领域，PDP 以其响应速度快、视角宽和亮度高而占有上风。LCD 自然也有它自己的长处，PDP 是耗电多，全反射差和高精细度不足。PDP 为了提高亮度必须采用高电压，为防止发热则要安装几个风扇以冷却空气，导致耗电进一步增加。
2.3 OLED
OLED 显示屏同时具有LCD 和PDP两者的优点，理论上有可能到代LCD 和PDP。OLED 不需要背光，制作的显示屏比较薄，通过进一步革新还可制作出随意处置的柔性屏，可像报纸一样卷起来。
2.4 SED
SED(Surface-conduction Electron- emitter Display，表面传导电子发射显示器)是日本东芝和佳能公司共同开发推进的一项新显示技术，作为大尺寸显示屏，它的图像质量比PDP和LCD 更胜一筹。SED 屏2005 年8 月已经达到投产水平，已展出36英寸屏，但技术上则还有一个亮度不稳的问题。
2.5 电子纸
随着柔性显示器的发展，进入无纸应用世界，对改良环境贡献殊大。近几年来，通过各企业的积极努力，取得不少成绩，在一些展会上已可见到满墙电子纸，Epson 公司展出了厚仅0.096mm，重0.44g，21英寸的电子纸，清晰度达到了192dpi，Phillips公司也展出了10.1英寸的电子纸，E-ink公司则展出了全彩电子纸，并已达到生产的水平。但总的说，由于技术和服务的原因，电子书还未见到很大的成功应用
3 主流显示器
显示器一般由因电光转换效应而形成图像的显示器件、周边电路、光学系统等部件组成；直视型显示器是目前显示器的主流。显示器分为主动发光型和非主动发光型两大类；主动发光型包括 CRT,PDP,ELD,VFD,LED,OLED,FED等，非主动发光型包括LCD和ECD。
3.1 CRT显示器
CRT显示器主要由电子、偏转线圈、阴罩、荧光粉层和圆锥形玻壳5大部分组成，具有低价格。高显示容量、彩鲜艳等特性。
目前主要的平板显示技术有液晶显示器、等离子体显示器、场致发射显示器、有机发光显示器等。
3.2 液晶显示器
液晶显示器具有体积小、重量轻、工作电压低、低耗小、无辐射。对人体健康无害、抗干扰能力强等特点；已经在便携式显示器市场中得到了广泛的应用。但也有其缺点，如视角小、亮度低、对比度弱、响应速度慢、温度特性差、自身不能发光等。
3.3 等离子显示器
等离子显示器是在两块玻璃板之间，充上大于0、5个气压的氖和氙的混合气体，利用这种混合气体放电的显示器。
特点：
1、 固有数字化特性、图像清晰
2、 视角大、体积小、重量轻，适合大屏幕显示
3、 显示容量大、亮度高，满足高清晰电视要求
4、 制作工艺易于批量生产，有利于形成产业
3.4 场致发射显示器
场致发射显示器：是一种是用冷，阴极在高电场作用下发射电子，轰击涂覆在样机上的荧光粉，使其发光的显示器。
3.5 发光二极管显示器
发光二极管显示器：是一种电流注入型半导体发光器件，是pn结结构。具有主动发光、工作电压低、响应速度快等特点，但电流大、功耗大。
有机发光二级管显示是使用有机电致发光材料沉积在玻璃片或柔性衬底上实现发光的显示器。
3.6 立体液晶显示器
立体液晶显示器是近半年来新出现的虚拟现实显示设备，他真实的再现场景的三维信息，显示具有纵深感的图像。其最大的特点就是观察者无需使用任何附加设备；直接用肉眼就可看到屏幕上显示的立体图像。观测者可以更容易、更快速地理解真实的景深信息，更全面、更直接地洞察图像空间位置的实际分布状况。
双摄像头成像系统设计主要由两个CMOS图像传感器、外围控制电路和光学镜头组成。
FPGA设计：作为整个图像系统的控制核心，实现数据采集接口及立体化图像合成功能。
VGA控制信号的产生模块：参照VESA VGA标准；
脉冲噪音处理；
彩识别模块：采用 ModelSim对彩识别模块进行仿真；
图像合成模块：采用双CMOS摄像头模拟人眼获取图像
4 我们的显示屏 LCD与LED
近几年来，平面显示设备发展一日千里，臃肿的CRT显示器从我们视线中消失，取而代之的是轻薄的液晶显示器。下面就将介绍一下现在电脑市场大红大紫的LCD与LED显示屏。
4.1 LCD
LCD是Liquid Crystal Display的缩写，即我们常说的液晶显示器。从结构看，LCD的屏幕由两块厚度约1mm的玻璃构成，两块玻璃板之间有彩滤光片、液晶分子以及薄膜晶体管。杆状液晶分子根据电流强弱来偏转角度和方向，从而使光线产生偏振和折射以显示出不同的颜。由于液晶分子本身并不发光，故LCD需要额外的发光源，这个发光源通常被称作“背光源”。
普通LCD显示器使用的是CCFL（即冷阴极荧光管）作为背光源。CCFL的发光原理类似于普通日光灯，玻璃内充满了荧光物质，并封入氖气、氩气以及微量水银的混合物。CCFL通过灯管两端的电极，使灯管内的水银蒸汽激发的紫外线碰撞管壁上的荧光物质从而发光。
4.2 LED
LED背光显示器通常被人们简称为“LED屏”。二者事实上是截然不同的两种显示设备。LED的全称是Light Emitting Diode，即发光二极管。
LED屏是多颗LED（发光二极管）作为屏幕的像素发光元件组成的显示设备。多颗LED构成了一个LED二维阵列，组成该阵列的LED可以直接发出红、绿、蓝等多种颜的光，从而行成彩画面。
由于发光二极管自身直径较大，因此像素之间的距离（即常说的点距）也较大，其画质不够清晰。也正因如此，LED屏通常用于大屏显示，商业信息而很少用来观影娱乐。
前面提到普通LCD显示器采用CCFL作为背光源，由于CCFL灯管通常呈长条型或“U”型，因此背光分布不均。另外管内水银蒸汽含有汞元素不利于健康和环保。CCFL另一个缺点在于它必须包含扩散板、反射板等复杂的光学元件，使得显示器的体积无法进一步缩小。随着屏幕尺寸增加，功耗也成倍增长。相对于CCFL而言，LED具有发光稳定均匀、功耗低及不含有害化学物质等特性。目前投入商业应用的LED可提供红、绿、蓝、白等多种颜
的光，LED背光液晶显示器多采用了能发出白光的LED，但专业LED背光液晶显示器也有采用多LED作为背光源，可进一步提高彩表现力。
LCD与LED两种显示器的区别一是在厚度上。LED背光液晶显示器比LCD显示器更轻薄一些，大多数LED背光的显示器厚度都控制在2cm左右，有些产品厚度更薄。另外很多LED剪式举升机背光液晶显示器采用了外置的电源适配器。二是LED背光液晶显示器的漏光现象要大大少于CCFL背光液晶显示器。可以通过把显示器桌面背景设为全黑观察屏幕面板是否均匀来观察漏光现象。不少eva母LCD显示器边缘比中心亮，屏幕面板与显示器外壳封装不严实存在漏光。三是由于制作成本与良品率的限制，LED背光液晶显示器价格普遍高于LCD显示器。
5 3D显示技术
所谓3D中的D是英文Dimension的字头，3D便是指三维或三维空间。相比普通的2D画面，3D显示更加立体逼真，让观众有身临其境的感觉。3D影像是因为眼睛的“视觉移位”而产生。人的两眼左右相隔在6厘米左右，这意味着假如你看着一个物体，两只眼睛是从左右两个视点分别观看的。左眼将看到物体的左侧，而右眼则会看到物体的右侧。当两眼看到的
物体在视网膜上成像时，左右两面的印象合起来，就会产生立体感觉，在大脑中形成具有立体纵深感的画面，人的两个眼睛视线形成的差别是3D显示技术需要利用和还原的关键。3D显示技术主要有以下几种：
储热式电暖器5.1 差式3D立体成像
差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息，使用不同颜的滤光片进行画面滤光，使
高斯加速器
得一个图片能产生出两幅图像，人的每只眼睛都看见不同的图像。
优点：技术难度低，成本低廉。
缺点：3D画质效果不理想，画像和画面边缘容易偏。
5.2 快门式3D技术
快门式3D技术，使用一副主动式LCD快门眼镜，交替开关左眼和右眼，让左右眼看到的两幅图像在我们的大脑中融合成一体来实现，从而产生单幅图像的3D深度感。
优点：资源相对较多，厂商宣传推广力度大，3D效果出。
缺点：快门眼镜价格昂贵。
5.3 偏光式3D技术
偏光式3D技术，属于被动式3D技术。
优点：偏光式眼镜价格低廉，3D效果出，市场份额大。
缺点：安装调试繁琐，成本不便宜，画面分辨率减半，难实现全高清。
5.4 裸眼式3D技术
裸眼式3D技术可分为光屏障式、柱状透镜技术和指向光源三种。
优点：裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚。
缺点：分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足，目前仅用在大型的公共场所。
5.5 3D显示Panel所涉及的技术
5.5.1 V-by-One
V-by-One 是专门面向图像传输开发出的数字接口标准。
5.5.2 EPI
嵌入式面板接口EPI是一个开放的标准，可以对所有最大可交换性的平板显示器进行简单且直接的控制。
5.5.3 mini-LVDS
mini-LVDS采用双边带的数据传输，数据传输量是普通LVDS的一倍。
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