簡介
顯示技術利用電子技術提供變換靈活的視覺信息的技術。人的感覺器官中接受信息最多的是視覺器官（眼睛）。在生產和生活中，人們需要越來越多地利用豐富的視覺信息。
顯示技術的任務是根據人的心理和生理特點，採用適當的方法改變光的強弱、光的波長（即顏色）和光的其他特徵，組成不同形式的視覺信息。視覺信息的表現形式一般為字元、圖形和圖像。
發展簡況
顯示技術1897年德國K.F.布勞恩發明陰極射線管，用於測量儀器上顯示快速變化的電信號。第二次世界大戰期間，又被用來顯示雷達信號。戰後，電視技術的發展成為顯示技術發展的重要基礎。50年代初期，電子束管開始用於計算機的輸出顯示。50年代初期製成電致發光顯示器件，探索交直流粉末型和交、直流薄膜等顯示技術，並逐步提高了亮度和發光效率。60年代製成液晶顯示器件。這一時期還出現了電漿顯示和發光二極體顯示，並對電致變色顯示和電泳顯示等進行了研究。雷射器出現以後，雷射在顯示上的套用受到重視，產生了全息顯示。為了軍事指揮中心的需要，研製出多種大螢幕顯示設備。70年代初期，微型計算機的出現和大規模積體電路技術的發展，使顯示設備的處理部件得到重大改進。顯示軟體也得到相應的發展。因此，以電子束管為基礎的圖形、圖像、彩色顯示設備的套用進入一個新的發展時期。
視覺感受因素
從人的生理上和心理上有效地接受變換的視覺信息的要求稱為視覺感受因素，包括：光度學參數，如光強、光通量、照度、亮度和灰度等測量顯示器件重要指標的一些參數；非光度學的視覺參數，如清晰度、視覺敏銳度、彩色和閃爍率等主要從視覺感受的有效性來考慮的一些參數；還有一些涉及顯示設備實用要求的參數，如準確度、精度、線性度、重複度、圖像漂移、抖動、噪聲、觀察距離、觀察角和符號尺寸等。這些參數往往相互關聯。
顯示器件
顯示技術不同的顯示器件依據的是不同的物理原理。任何電子顯示方法都是改變光的某些特性。有源顯示器件是器件自身發光；無源顯示器件是靠外部光源的照射而實現顯示。還有一些顯示方法是利用光的折射、衍射或偏振來實現的。
電子束管顯示器件是由真空中的電子束轟擊螢光粉而發光。不同的螢光粉具有不同的顏色和餘輝。矩陣控制的平板型顯示器件有電致發光顯示、電漿顯示、發光二極體顯示和液晶顯示等。這些顯示器件都是在電場的激勵下實現顯示的。為了變換快速靈活，要求顯示器件的回響速度高、驅動功率小、具有可擦除特性；為了增強人們接受視覺信息的有效性，要求顯示器件具有彩色顯示功能。
顯示設備
顯示設備由顯示器件和有關電路組成，按所用顯示器件的不同，可以分為電子束管顯示設備、平板型顯示設備和投射型顯示設備。顯示處理器是構成顯示設備的一個重要部件，其功能是緩衝、定時、控制和坐標變換,數據的插入和刪去,圖像的更改、旋轉、變換以及其他各種數據的控制。顯示處理器包括刷新存儲器，其容量可以容納一幅或多幅數字式數據，以適合視覺要求。顯示設備中的輸入裝置，如鍵盤、光筆、圖形板、軌跡球和操縱桿等，都是人-機結合的手段,用以加強顯示設備的功能。
雷射是一種能量高度集中、單色性很強的相干光源，具有幾種不同的顏色，在顯示套用上受到人們重視。在軍事上和娛樂場所，利用全息原理能形成立體影像的全息顯示。但是，雷射顯示的實際套用受到光強和效率的一定限制。
顯示軟體
在計算機控制的顯示設備中，顯示軟體是一個重要組成部分，是在計算機系統軟體的基礎上編制而成的。互動式顯示設備的互動能力由圖形軟體實現。互動式圖形顯示軟體一般由基本圖形軟體、專用圖形軟體和套用軟體三部分組成。在顯示系統的某些套用中，需要套用三維旋轉技術。三維旋轉、放大和截剖面技術在醫療、建築設計和機械設計顯示的套用中十分有用，是顯示軟體的一個複雜問題。
顯示系統
按照不同的套用，由一種或多種、一台或多台顯示設備組成的提供視覺信息的電子系統。它接受來自不同電子設備或系統的信號。顯示系統一般需要配備適當的輸入裝置和必要的記錄設備，以便實現人－機聯繫和供事後查用。
電子束管顯示器件在顯示技術中雖仍居主要地位，但各種板型或壁式顯示器件（即矩陣顯示）的優越性很大，將得到迅速發展。投影顯示技術有被扁平式大螢幕顯示取代的趨勢。顯示軟體在智慧型化顯示設備中十分重要。圖形語言的標準化，對計算機顯示的廣泛套用有巨大影響，因此受到極大重視。計算機顯示技術的發展將推動顯示軟體的發展。
顯示技術新進展
顯示技術套用範圍非常廣泛,其中廣播電視和計算機終端顯示是重要的套用領域，近年來，通信技術的迅速發展，要求顯示器向多功能和數位化方向發展，即具備電視、計算機、可視電話等為一體的多媒體、數位化等特點。多媒體終端顯示器在顯示性能方向應具有大螢幕、高解析度、高亮度、全色化等高性能。
另一方面信息技術多樣化、實時化的特點，導致攜帶型終端顯示技術成為引人注目的發展領域，攜帶型終端顯示器應具有重量輕，厚度薄、能耗小、工作電壓等特性。
顯示技術發展的現狀和趨勢
根據上述需求和技術發展特點，除傳統CRT外，出現許多平板顯示方案，如液晶顯示（LCD）、電漿顯示板（PDP）、場發射顯示（FED）、電致發光（EL）、發光二極體（LCD）、真空螢光顯示（VFD）、有機電致發光（OEL）等。本文將重點介紹當前套用最廣泛，已經生產體系的CRT和LCD，並簡述有發展潛力的PDP、FED、LED和OEL。
1．CRT技術
CRT技術展已有100多年的歷史，這種技術具有顯示品質好、性能穩定可靠、定址方式簡單、製造成本低、價格便宜等特點。CRT適合用於40in（英寸）以下直視式電視和計算機比利時端顯示，也套用於投影大螢幕電視。因此，CRT是當前套用最廣泛的顯示技術。近幾年，CRT陰罩板、電子槍、螢光粉等均有很大改進，玻殼扁平化及增強機械強度等方面也有進步，改善了亮度、解析度、螢幕平面化等問題。
隨著微電子技術的發展和積體電路的廣泛套用，促使信息產品向小型化、節能化、高密度化方向發展，CRT的不足也逐漸顯現出來。由於CRT是電真空器件，存在著體積大、較笨重、電壓高、功耗大、輻射微量X射線等問題。雖然CRT的解析度已達到高清晰度電視（HDTV）的要求，但像素密度不高，一般僅為100dpi左右，不能滿足印刷字元170dpi以上的要求。
2．LCD技術
LCD具有低電壓、微功耗、平板化等特點，與CMOS積體電路匹配，用電池作為電源，適合套用於攜帶型顯示。國際上20世紀60年代出現LCD模式，70年代形成TNLCD產業，主要套用於電子手錶、儀器儀表、計算器等顯示器件。80年代中期開發生產了STNLCD產品，主要套用於BP機、行動電話、個人數碼助理（PDA）、筆記本電腦等。TNLCD和STNLCD信息容量有限，不能用於視頻顯示。人們又開發了TFTLCD技術，這是一種將液晶顯示技術與微電?術相結合的，顯示功能很強的技術。在現代顯示技術領域裡，TFTLCD研究最活躍、論文最多、技術發展最快。自90年代初形成TFTLCD產業以來，由第一代生產線發展到現在的第四代生產線，基板玻璃尺寸接近1m2，解析度由CGA（320×320），VGA（640×480），SVGA（800×600），XGA（1024×768），SXGA（1280×1024）發展到UXGA（1600×1200）（括弧里的數字表示像素數），像素密度超過200dpi，在12in（英寸）螢幕上就能顯示整版的報紙內容。
液晶顯示是顯示體不發光的被動式樣顯示，是由於液晶分子光學各向異性引起透過（或反射）率的變化。近幾年人們開發了光學補償膜技術，共面轉換技術（IPS）、多疇垂直排列技術（MVA）、軸對稱多疇技術（ASM）等，改善了液晶顯示的視角性能，使液晶顯示技術的視角特性已接近主動式發光顯示的視角特性。TFTLCD顯示品質可與CRT相媲美，適合用於筆記本電腦、台式監視器、彩色電視及投影大螢幕電視等。儘管TFTLCD已形成大規模全自動化生產，生產合格率達到90%以上，其產品價格仍高於CRT的2~3倍，在監視器套用里開始取代CRT，但短期內難以全面取代CRT。
近年來，準分子雷射退火技術的發展，可以使在玻璃板上生長的a-Si經過退火得到p-Si（多晶矽），而p-Si的遷移率要比a-Si高兩個數量級以上，使得用p-Si做成的TFT尺寸變小，從而提高像素密度和開口率，同時周邊驅動電路也可以集成到LCD屏上，而且CPU，ROM，RAM等信息處理系統也可以集成到LCD屏上，實現系統集成到屏（SOP）。SOP技術與反射式彩色液晶顯示技術，塑膠襯底技術相結合，筆寫輸入取代鍵盤輸入，將實現比現有筆記本電腦更薄、更輕、更節能（功耗降到原來的十分之一）的紙張式筆記本電腦。
上述領域是LCD發展的熱點，預期到2010年市場上將出現紙張式網路電腦，可以隨時隨地進行全球信息交流，實現電子報紙，電子書刊。圖中是XGA15inTFTLCD台式計算機，顯示顏色為1667萬色，功耗為9.5W，重量5.8kg.
3．其它顯示技術
除了CRT和LCD外，還有其他一些新興的顯示技術，主要有：
（1）電漿顯示板（PDP）：90年代中期，PDP彩色顯示技術獲得突破，壁掛式彩色電視成為現實。日本、美國、韓國等國家的幾家分公司試生產了21~50inXGA，HDTV彩色PDP產品，對比度、解析度、亮度、穩定性等均達到使用要求。但生產技術還不成熟，價格昂貴，成為進入家庭的主要障礙，還需進一步研究提高真空紫外光致螢光粉的發光效率和降低驅動電路的成本。
（2）場發射顯示（FED技術）：FED具有CRT工作原理和矩陣多路定址的平板顯示特點，陰極是微尖面陣列結構，在高電場下微尖發射電子，從而激發螢光粉發光，每個像素對應數百個微尖。對微尖材料的要求是，低功函式和高擊穿電壓及抗機械強度，穩定可靠等。金剛石是最好的微尖材料，但金剛石薄膜加工技術尚不成熟。國外用鉬等金屬材料的矽材料，試製4~10.5in的彩色顯示樣機，目前正在開發生產技術和高效長壽命的螢光材料。
（3）發光二極體（LED技術）：LED是全固體化的發光器件，可以把電能直接轉化成光能，（直接帶發光材料），是很有希望的顯示器件。LED是發光效率高的EL器件，但受單晶體面積的限制，只能製作分離的LED器件，然後組裝成大面積廣告顯示。因此，不適合製作高密度大面積平板顯示。
（4）有機電致發光（OEL技術）：OEL具有結構簡單、製造工序少等優點，是很有前景的平板顯示技術。進幾年，OEL發展較快，國際上研究開發了有機電致發光和載流子運輸材料，開發了10.4inVGA彩色OEL器件,目前正在努力攻克OEL的材料穩定性和壽命問題。
3D顯示技術
3D顯示器一直被公認為顯示技術發展的終極夢想，多年來有許多企業和研究機構從事這方面的研究。日本、歐美、韓國等已開發國家和地區早於20世紀80年代就紛紛涉足立體顯示技術的研發，於90年代開始陸續獲得不同程度的研究成果，現已開發出需佩戴立體眼鏡和不需佩戴立體眼鏡的兩大立體顯示技術體系。
傳統的3D電影在熒幕上有兩組圖像（來源於在拍攝時的互成角度的兩台攝影機），觀眾必須戴上偏光鏡才能消除重影（讓一隻眼只接受一組圖像），形成視差（parallax），產生立體感。利用自動立體顯示（AutoSterocopic）技術，即所謂的“真3D技術”，你就不用戴上眼鏡來觀看立體影像了。這種技術利用所謂的“視差柵欄”，使兩隻眼睛分別接受不同的圖像，來形成立體效果。
平面顯示器要形成立體感的影象，必須至少提供兩組相位不同的圖像。帶有視差柵欄的顯示器，提供了兩組柱圖像，而兩組圖像之間間存在90°的相位差。
其中，快門式3D技術是如今顯示器中最常使用的一種。主要是通過提高畫面的快速刷新率（至少要達到120Hz）來實現3D效果，屬於主動式3D技術。當3D信號輸入到顯示設備（諸如顯示器、投影機等）後，120Hz的圖像便以幀序列的格式實現左右幀交替產生，通過紅外發射器將這些幀信號傳輸出去，負責接收的3D眼鏡在刷新同步實現左右眼觀看對應的圖像，並且保持與2D視像相同的幀數，觀眾的兩隻眼睛看到快速切換的不同畫面，並且在大腦中產生錯覺（攝像機拍攝不出來效果），便觀看到立體影像。
近些年，各大知名廠商3D顯示器不斷湧現，目前在市面上流通的品牌主要有：華碩、LG、三星、Acer以及優派。顯然，這是個十分誘人的技術，絕對是未來的一個趨勢。如果遊戲中使用這樣的顯示器，一定讓我們興奮，讓我們激動。只可惜，目前還缺少足夠的3D片源。
第四代顯示技術
雷射顯示技術帶來真彩色時代
等離子電視、平板電視、高畫質電視，當這些新一代數位電視還在逐步走近我們的生活時，科學家們已經在開發下一代電視了，這就是雷射電視。
色彩更真實
世紀末，數字顯示技術的套用，如數字高畫質電視等產品，大大提高了彩色顯示技術的清晰度。不過，在這場數字高清革命中，色彩顯示效果並未得到提升，數字高清顯示器僅能顯示33%的人眼能夠識別的顏色種類。
中科院光電研究院畢勇研究員日前介紹說，目前正在全球興起的雷射全色顯示技術，可以顯示出人眼能識別的顏色種類的90%，從而更真實地再現客觀世界的豐富色彩。因此，科學界認為，雷射全色顯示技術有望帶來“人類視覺史上的一場革命”。
據中國工程院院士許祖彥介紹，普通的光束是呈散射狀的，而雷射光束卻可以保持直徑大小的一致性，所以雷射可以保持很高的色彩純度，也就使得在成像的時候可以最大程度地還原物體本來的顏色。
許祖彥說：“雷射顯示能實現傳統顯示所達到的所有先進技術指標，如大螢幕、高解析度、數位化等，與現有的顯像管(CRT)投影顯示、燈泡投影顯示、液晶(LCD)和電漿(PDP)等平板顯示相比，它具有更大的色域，其色度三角形面積是螢光粉的兩倍以上，且激光是線譜，具有很高的色飽和度。”
此外，雷射強度易控制。雷射顯示技術的顯示螢幕從“個性化頭盔”到“超大螢幕”均可以實現，且雷射方向性好，能實現更高的顯示解析度。另外，雷射的色純度很高，所以在顯示的圖像顏色上十分逼真，據稱是超過NTSC(標準色域)的100%。
圖像不變形
許祖彥說：“我們知道雷射的兩個特點就是光波頻率單一，傳輸路徑平行且不會發散，因此並不需要透鏡進行聚焦。雷射管產生的雷射束原本是單色的，穿過特製的晶體或光導加以調製後成為紅色、綠色和藍色，按照視頻信號中對於三種基色的亮度和掃描信息進行控制，再通過合成裝置投射到銀幕上。”
沒有透鏡，顯示出來的畫面也就沒有任何變形，即使是拱形、圓形螢幕，雷射顯示也不會產生模糊不清的現象。
因為具有了上述優點，雷射顯示技術即將成為繼黑白顯示、彩色顯示、數字顯示之後的第四代顯示技術。
專家表示，雷射全色顯示將成為未來高端顯示的主流，在公共信息大螢幕、數碼影院、家庭影院、飛行員模擬訓練、天文觀測、大螢幕指揮顯示系統、水幕成像表演以及個性化頭盔顯示系統等領域具有很大的發展空間和廣闊的市場套用前景。
世界都在期待
因為優點突出，雷射全色顯示成為目前全球顯示技術領域的重要發展方向，也是當前國際研發的熱點。近幾年，德、日、美、韓等國均投入巨大的人力物力進行雷射全色顯示技術的研究。日本產業界將其稱為“人類視覺史上的革命”。
但是，國際上開發的雷射電視均是樣機，尚未形成產品。有專家表示，德國LDT公司、韓國三星公司採用“點掃描”式，日本索尼公司採用“線掃描”式，均存在著光掃描、光調製及其精確同步等技術瓶頸問題，不適於批量生產。
據預測，到2010年全世界雷射顯示產品市場為570億美元。中國有3.5億個家庭，是一個巨大的電視消費市場。
中國並不落後
雷射顯示技術的研究從上世紀80年代末就進入中國。在863計畫長期支持下，中國科學院物理研究所等研究機構，利用自行研製的大功率紅、綠、藍三基色雷射為光源，於2002年9月在國內首次實現全固態雷射全色顯示，獲得一系列具有自主智慧財產權的重要成果。
目前，中國已研製出60英寸雷射家庭影院和84英寸大螢幕雷射顯示樣機，2005年成功研製出140英寸大螢幕雷射顯示樣機，樣機顯示出色彩艷麗的動態清晰圖像，實現了色域覆蓋率73.6%(實測)，為當前國際上最廣色域的大螢幕雷射全色顯示系統。中國總體水平與國際同步，具有自主智慧財產權，多項成果達到國際先進水平，在晶體材料、全固態三基色雷射、雷射顯示等關鍵器件和技術方面均有自己的專利保護，共20多項專利。
未來值得關注技術
| 隨著科學技術的不斷發展，從DNA“摺紙術”到骨整合技術，一系列“大想法”受以媒體越來越多的關注，未來我們將有機會觸摸壓電顯示器，也有機會購買自己的第一輛超級電容動力汽車。 |
