文/雷玉堂

众所周知，显示器是各种视频信息和计算机数据信息的终端显示器件，因而显示技术是信息技术领域的支柱之一，它的发展水平反映一个国家在世界信息技术领域的战略地位。在现代信息社会内，几乎所有人的工作和生活都离不开信息显示技术。因为信息显示器(如LCD、LED屏、投影仪等)是科学研究和工业应用的基本工具，而电视显示屏也是千家万户老百姓获取信息的主要来源。并且，信息显示技术已形成数以千亿美元计的技术产业链，产生了巨大的经济效益。

随着科学技术的飞速发展，不断出现各种各具特色的新型显示器件，其种类已呈多元化。所有显示器件都在发展中不断扬长避短，不断完善自己，优点和缺点也在不断转化。实际上，这种多元化显示方式的竞争，正好有利于显示技术的创新。

显示技术经历了由黑白显示到彩色显示，由普通彩显到高清晰度彩显的过程，目前，平面显示技术已经取得了很大的成就。虽然，CRT显示技术长期以来一直占据着监视器(或显示器)市场的主流，但其体积大、面板厚、消耗功率大等，一直不为人们所接受。随着光电信息技术、材料科学及其相关技术的发展，就已出现LCD、PDP、LED、OLED的大小屏幕显示器。目前，LCD显示技术已基本取代了CRT显示技术。虽然，LCD显示技术具有工作电压低、功耗小，没有丝毫辐射、对人体健康无损害，完全平面、又薄又轻，显示字苻锐利、画面稳定无闪烁、环保护眼，精确还原图像，无失真，屏幕边沿图像清晰度与屏幕中心相同，屏幕调节方便，寿命长，抗干扰能力强等优点。但它又有被动发光显示(靠背光源)、亮度和对比度低，可视角度小，响应速度慢，出现坏点无法维修等缺陷。因此，它也将被近期出现的OLED显示技术取代。因为OLED显示技术具有很多优点，其发展前景诱人，本文在后面将予以介绍。

凡是搞光电信息技术的人都知道，人类可通过视觉获得周围世界80%的信息，而随着生活水平的提高和科技的发展进步，人类需要越来越多丰富的视觉信息。而显示技术，就是为了给人类提供不同形式的视觉信息而存在的。

我们生活在三维物理世界中，所有物体都具有三维(长、宽、高)物理尺寸。然而，迄今为止所有商业化信息显示器都只能显示二维图像和文字，人们无法从被显示的图像上获得物体的三维信息或感受到物体的物理深度。这种目前仍在使用的二维显示技术剥夺了物体的第三维特征，具有极大的局限性。有鉴于此，近年来提出并开展了一系列真三维高清晰度显示的关键技术和产业化方法的研究。这种真三维显示技术从根本上更新了二维信息显示的概念，对信息显示技术的发展具有颠覆性影响。这项技术使被显示物体的三维图像栩栩如生，向观看者提供了完备的心理和生理的三维感知信息，为理解三维图像和其中物体之间的空间关系提供了独特的手段，因而具有极高的科学、社会和商业价值。因此，发展了3D立体显示技术。

目前已商业化的显示技术，只能在平面显示器（x，y）上实现对三维世界的表达，在真实感上，离用眼睛直接去观看客观事物仍有很大差异。诚然，平面显示在某种程度上给人三维的立体感觉，但只是在二维显示技术基础上基于心理的认知，从本质上讲，不能算是真正物理意义上的三维立体显示。现有的大部分立体显示技术，在显示的视角上大多达不到广角要求，因为它们脱胎于二维显示，始终没有摆脱传统的二维显示屏幕180°显示空间的限制。此外，还要借助立体视镜，或者要借助平面显示屏上的“视差”效果。

本文介绍图像显示技术的基本原理与应用，图像显示技术的种类（平板显示、投影显示与3D立体显示技术），以及图像显示技术的最新发展趋势。

图像显示技术的原理与应用

显示技术除需要显示文字、表格、数据、波形等外，最重要的是显示图像。显然，牵涉到图像就必须要搞清楚分辨率这一重要的技术参数或指标（这是安防界有的“专家”还未弄清楚的问题），它越高，该图像就看得越清楚，就越容易识别。因此，图像显示技术是一种最直观、最复杂的显示技术，它在安防视频监控技术中，是用得最多最广泛的一种技术。下面以安防视频监控（说成是视频安防监控是不确切的）图像显示技术为例，来说明图像显示技术的基本原理。

图像显示技术的基本原理

安防视频监控图像显示技术的基本原理框图，如图1所示。

图1 视频监控图像显示的基本原理框图

由图1可知，视频监控系统所监控场景的光学图像，经摄影物镜光学系统聚光成像到光电成像器件（即摄像器件或光图像信息探测器件或图像传感器）的光敏面上，通过光敏面上的光电二极管阵列光电转换为与光学图像对应的二维电学图像信号，经图像分割扫描与编码就可输出为时序的一维电信号，即视频信号。这一部分就是光电成像系统的摄像部分。

摄像部分输出的视频信号，经视频传输线传送到图像显示终端，经同步扫描与解码，光电显示器件即进行电光转换，并经彩色合成扫描或投影放大到显示屏上，从而可以还原显示监控场景的光学图像。这就是光电成像系统的显像部分。

图像显示技术的应用

图像显示技术的应用非常广泛，有些科技文章与书藉均有论述，这里没必要再逐一介绍，限于篇幅，只能画龙点睛。

国民经济各领域：如用于工农业与医药食品等生产过程监控、状况监控等。

国防军事：如用于军事指挥中心的显示军用地图、部队部署状况及敌我双方作战态势等的彩色显示与航天发射状况监控等。

教学科研：如用于计算机终端显示，教学与科研报告与资料的展示等。

公共安全：如用于安防与智能交通等的监视与信息显示等。

广告宣传与信息传送：如街道、机场、车站、码头等的各种广告宣传与信息传送等。

生活娱乐：如上网、电影、电视机、游戏机，甚至手机屏显示等。

图像显示技术的类型

由于图像显示技术的应用非常广泛，其类型也非常多，而CRT显示已基本退出了历史午台，因而图像显示技术主要有如下3类。

平板显示技术

平板显示器具有完全平面化、轻、薄、省电等特点,符合未来图像显示器发展的必然趋势。目前主要的平板显示器包括: PDP (Plasma display panel)、LCD( Liquid crystal displays) 、LED()FED( Field emission displays)、OLED ( Organic light-emittingdiode displays )等。以下仅介绍几种常用的平板显示技术。

LCD显示技术

液晶(Liquid Crystal)是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物。液晶显示器被称为LCD(Liquid Crystal Display)，是基于液晶电光效应的显示器件，它包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，从而使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，而阻止光线通过。LCD就是利用此原理来制成的。

目前，LCD显示器以其不断下降的价格和不断提高的图像质量已作为平板显示器件的代表填补了CRT显示器件推出的市场，而获得了大量的应用。

PDP显示技术

PDP(Plasma Display Panel)是等离子体显示器，是继LCD后发展的等离子平面屏幕技术的新一代显示器，是利用气体放电原理实现的一种发光型平板显示技术。

PDP是一种利用气体放电激发荧光粉发光的显示装置，其发光过程由气体的电离放电和荧光粉发光两部分组成(类似于日光灯的发光原理)。等离子屏幕中的每个像素由3个玻璃气室组成，分别涂有红色、绿色和蓝色荧光粉。通过电极导线在驱动电路的控制下对每个气室放电，气室中的惰性气体中放电导致离子体发射出紫外线，紫外线再激发荧光粉发光，这就达到了等离子成像。由于是通过高温放电来达到成像，所以每个气室像素必须有一定间距，这也就是PDP的分辨率无法做得很高的原因。

PDP是自发光，环保无辐射，显示亮度高、非常均匀、对比度高，图像清晰、色彩鲜艳、无畸变，视角宽，响应速度快，适合恶劣环境下工作。但只能大屏、不能小屏幂，功耗大，制造成本偏高，寿命比LCD短。

LED显示技术

目前，LED显示屏产品种类主要有：条屏、图文单色屏、双基色与全彩色电子点阵显示屏及LED电子数码显示屏等。LED大屏幕显示器应用非常广泛，在车站，码头，商店都能见到各种类型的这种显示装置。它不仅有单色的，还有彩色的；不仅能显示文字，还能显示图形、图像，并能产生各种动画效果。显然，它是广告宣传、新闻传播的有力工具，其应用已越来越普遍。

LED点阵显示屏的主要原理是，将要显示的图文信息首先进行数字化处理，使图文信息转换成相应的数字化视频信号，经过数字通信系统将数字视频信号传输到LED显示屏显示缓存中，由显示单元控制电路读取相应的显示信息进行显示。由于LED点阵显示屏具有美观的画面、灵活的内容更换、较低的功耗、较长的寿命等优点，因而被广泛运用在商场、街道、广场、车站和机场等人群密集或流动量大的场合，可及时地传播信息和播放电视，尤其用来播放广告、产品介绍等。

OLED显示技术

有机发光二极管OLED (Organic Light-Emitting Diode) 是一种利用有机半导体材料和发光材料，在电流驱动下发光的新型显示技术，即是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件。它去除了LCD生产中复杂的电池及液晶显示模块工艺，同时也无需背光源及滤波器。显然，生产过程相对简单，因此OLED比LCD更具有成本优势。

OLED克服了第一代显示器CRT体积大、笨重、功耗大和不便于携带的缺点，也克服了LCD视角小、响应速度慢、在低温下不能使用，且自身不能发光的不足。OLED的最大突破在于材料的机械韧性和低温制程，它可在任何轻薄的基板，如塑胶基板上应用。长远而言，OLED可发展成为新式可弯曲的柔性的显示器。并且，OLED是放射性器件结构，可获得比传导性结构LCD更好的视觉效果，因而有着非常诱人的应用前景，已被公认是可以取代LCD的产品，因而使其成为显示器行业的后起之秀。

OLED按发光材料或分子结构可分为如下三类。

小分子OLED：在小分子OLED中，发光体是离散的分子。八羟基喹啉铝(Alq3)是常用的发光材料，Alq3可发出波长范围从450nm至700nm的宽带绿光辐射，峰值波长位于550nm。如果在Alq3中加入掺杂剂或用其他原子(如铍)取代铝，就可得到不同颜色的光辐射。

聚合物OLED(高分子OLED，简称PLED)：这类有机发光材料是共轭聚合物，也称高分子型。与小分子不同，聚合物发光材料的成膜可用溶液方法进行处理。通常采用的方法是旋涂法和喷黑打印方法。

镧系有机金属OLED(稀土OLED)：镧系金属有机化合物是介于小分子和聚合物发光材料之间的，它属于稀土类发光材料。由这类材料构成的器件也称为稀土OLED。在稀土OLED中，发光分子由一个金属核心和外围的有机壳层组成。其发光机制与前两类OLED不同，加电之后，首先在外围有机壳层中形成激发态，然后将其能量传递给金属核心，金属核心去激时，辐射出颜色比较纯正的光。稀土OLED重要特点之一是，单重态和三重态都产生光辐射，其量子效率在理论上可达100%。因此，它的PL和EL效率都很高，EL功率效率的理论值为120lm/W。

OLED的优点是：

不存在聚焦。失真小，清晰度、色纯全屏一致；

不受磁场影响。无闪烁，材料绿色环保；

视角宽。OLED是自己发光，几乎没有可视角度的问题；亮度高。LED和LCD需用玻璃会吸收一部分光线，OLED不使用玻璃不损失光。

响应速度快。比 LCD 响应速度快 1000 倍，显示运动画面不会出现拖影。

工作电压低、功耗低，发光效率高。驱动电压仅为3V～5V，发光效率比LCD高。

面板超薄，超轻，可做能弯曲的柔性显示器。因它能在不同材质基板上制造，其基板厚度可小于1mm，加上驱动IC及保护层，厚度也小于2mm，仅为LCD的10%～20%，

生产成本低。其平均成本不到LCD的一半。

高低温特性好。温度范围宽(-40℃～+85℃)，且还耐温差。尤其低温特性好，零下40℃时仍能正常显示，而LCD则根本无法做到。

耐震，适于震动环境使用。它是全固态器件，无真空、液态物质，不怕摔，适于震动环境使用，因而抗震性能非常好。

OLED似乎是一项完美无缺的技术，适合各类的显示器，但它目前还存在一些需要解决的缺陷问题：

器件温度升高。因器件在工作过程中除发光外，还有一部分电能转化为热量，从而使分子振动加剧，器件发热温度升高，这将导致薄膜结晶、界面变化等。

氧化。器件包封不够严密(或在使用过程中泄露空气)，即使有微量空气渗入，在内部高电场作用下，氧分子将引起光氧化降解反应，破坏有机/高分子材料的共轭特性，使发光效率降低，导致器件退化。

水。在高电场下，微量的水分都可能会导致电化学等反应，使器件界面遭到破坏；水氧的存在还可能造成电极被腐蚀，导致电子注入效率下降；氧化产生的离子可能注入器件发光区，造成猝灭中心，进而影响器件的发光效率。

杂质。杂质可能成为载流子捕获和生热中心，引起内部电场的局部畸变，杂质产生的无辐射中心，是器件老化的重要原因，所以有机/高分子材料的提纯是一个很关键的问题。据报道，每 400个苯基乙烯基单元中含一个羰基就会使器件的发光猝灭一半。

EL器件的光辐射。因为发光层发出的光可能破坏材料分子的化学键。此外，有机薄膜的厚度、均匀性等都可能影响到器件的稳定性。

色度问题。OLED的大部分发光材料色彩纯度不够，不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩，尤其是红色的色度性能尤为不良。

大尺寸问题。因为尺寸变大后会出现如驱动形式、扫描方式下材料的寿命、显示屏发光均一化等问题。目前大屏幕显示器成品率低，因而制造大屏幕显示器的成本偏高，还不能实现大尺寸屏幕的量产，因而目前只适用于小尺寸便携类的数码类产品。

投影显示技术

投影显示是一种古老的显示技术,也是一种与时俱进的显示技术,例如现代投影显示技术所用的显示器,是从阴极射线管(CRT)演进到微显示器件(MD)的。下面简介一下当前的主流投影显示技术。

LCOS投影显示器

普通液晶显示器由于采用透射式工作方式，会造成照射光被吸收，从而导致亮度不高，因而液晶显示器用途受到一定的限制。而硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)显示器由于采用了反射式装置，在功耗相同的情况下，光源产生的光将更多地通过光学传输介质，从而提高了显示器亮度。

LCOS显示是一种新型微显示技术，也是一种全新的数码成像技术，也称为数字硅基反射液晶显示技术，它是采用半导体CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片。CMOS芯片上涂有薄薄的一层液晶，控制电路置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而实现更大的光输出和更高的分辨率。

LCOS投影显示器的工作原理是，因单晶硅片下面制造了控制电路，可控制每个液晶像素的工作状态。当穿过液晶像素的光被下层硅片上的反射电极反射回去，再次穿过液晶像素时，利用液晶分子对光源透过率的改变，而形成图像光信号。这种图像光信号，再通过光学系统和投影系统，把图像光信号聚焦、放大而投射到屏幕上，以形成彩色图像。

LCOS投影显示器的图像失真小，全屏清晰度相同，会聚不受地磁场影响；可以消除行间闪烁和图像大面积闪烁；分辩率高，能实现HDTV显示；但成品率低，售价高，芯片制造困难。目前它正朝着扩展可视角、降低惰性、降低价格、提高背光源(灯泡)寿命等方面发展，并已取得了可喜进展。

DLP投影成像系统

DLP(digital light processor)是数字光学处理器，它主要是利用美国德州仪器的数字微镜器件DMD(digital micro-mirror device)的成像器件，这是一种快速响应、反射式的数字光开关器件。它为DLP的实现提供了技术保障，从而开辟了投影机技术发展的数字时代。其原理是将光源藉由一个积分器(Integrator)，将光均匀化，通过一个有色彩三原色的色环(Color Wheel)，将光分成R、G、B三色，再将色彩由透镜成像在DMD上。以同步讯号的方法，把数字旋转镜片的电讯号，将连续光转为灰阶，配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来，最后在经过镜头投影成像。

目前，DMD显示分辨率已达2048×1080像素。一块1280×1024像素的DMD，它含有130万个规则排列相互铰接的微型反射镜，每个反射镜的大小约16μm×16μm，反射镜之间的间隔约1μm。因此，可以将DMD与图像信号、光源和光学投影单元，彼此协调组合成一个图像显示系统。

DLP投影成像系统有用在便携式投影产品的单片DMD式；有用于大型拼接显示墙的二片式；有用于屏幕和高亮度应用领域的三片式，如数字电影院。DLP投影机清晰度高，画面均匀，色彩锐利，三片机可达到很高的亮度，且可随意变焦，调整十分方便。

由于便携式投影机亮度非常高，可不使用专用屏幕，直接投在白色或浅色墙壁上即可；背投影式的投影机位于半透明的屏幕之后，而观众在屏幕的前方观看。显然，它需要将输出的光线经处理反射到屏幕上，很多大屏幕投影电视就是采用这种显示方法。由于其优越的技术性能，DMD近年在多媒体数字投影仪、高清晰度电视和数字电影院系统中得到广泛的应用。

投影显示光阀LV

光阀(light valve，LV)是一种在光路中，起通断光路并对光路强行进行调制和放大的应用光电子器件。在投影显示技术中，光阀相当于一个图像亮度增强器，它利用微弱的图像信号输入改变器件的电光性能(如偏振、折射率等)或几何微结构特性。外部读出光被光阀(反射或透射)作用后，再经投影物镜投影，最后在投影屏幕上得到与微弱输入图像结构相同，但强度和尺寸已得到增强放大的图像。

目前商业化应用的投影显示光阀主要有：数字微镜器件(DMD)光阀；液晶光阀(LCLV)和油膜光阀(OFLV)。目前，液晶光阀投影和DMD(也称为DLP)投影技术都是大屏幕投影显示的主流技术。

由于液晶光阀投影是目前亮度、分辨率最高的投影技术之一，因而适用于环境光较强、面积较大的投影显示场合，目前广泛用于控制中心，电教中心，会议演示中心，以及各类民用场所。

激光投影显示技术

当前投影式激光显示即微显示投影机采用激光光源。激光显示具有色域宽、亮度高、节约资源、节省能源、优化环境、能够实现不用眼镜的真三维显示等优点。激光显示技术是新型显示技术，是一种具有前瞻性的显示技术，国家将激光显示列入“十二五”规划，特别是国家“十二五”科学技术规划，在新一代信息技术中将激光显示列为新型显示首位加以发展，要求激光产品做到高可靠、低成本、长寿命。

激光显示系统工作原理如图2所示。

图2 激光显示系统工作原理

由图2可知，它主要由三基色激光光源、光学引擎和屏幕三部分组成。其中，光学引擎则主要由红绿蓝三色光阀、合束X棱镜、投影镜头和驱动光阀组成。红、绿、蓝三色激光分别经过扩束、匀场、消相干后入射到相对应的光阀上，光阀上加有图像调制信号，经调制后的三色激光由X棱镜合色后入射到投影物镜，最后经投影物镜投射到屏幕，就可得到激光全色显示图像。

由于激光显示技术是以高饱和度的红、绿、蓝（RGB）三基色激光为光源的显示技术，它充分利用激光波长可选择性和高光谱亮度的特点，使显示图像具有更大的色域表现空间，色域覆盖率可达90%（人眼所能看到的色域中，液晶只能再现27%，等离子为32%，而激光的理论值超过90%），可实现2倍于传统光源的色彩再现能力，色彩饱和度为传统显示的100倍以上。因此，它最大程度地能展现人眼可以识别的色彩，真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。同时，它完全继承数字时代的高分辨率、数字信号等特征，实现人类有史以来最完美的色彩还原。所以，激光显示将成为下一代显示即大色域全色显示时代的主流技术。

激光显示作为新一代的节能显示技术具有卓越的低能耗特点。以1,000万台LED电视每天工作4小时计算，年耗电共计29亿度，如果这些家庭采用更节能的激光电视每年将节电20亿度，近于几个大型火力发电厂年发电量的总和，相当于每年减少173万吨二氧化碳的排放。同时，激光显示的核心部件在生产过程中不使用任何重金属，没有废水、废气、废物排放，是名副其实的环境友好型光源。

在应用层面，激光显示技术将成为未来高端显示的主流。其在公共信息大屏幕、激光电视、数码影院、手机投影显示、便携式投影显示、大屏幕指挥及个性化头盔显示系统等领域具有很大的发展空间和广阔的市场应用前景。可在超大屏幕展现更逼真、更绚丽的动态图像，实现其他显示技术所不能达到的视觉震撼效果。色。

3D立体显示技术

我们生活在三维的立体世界中，然而呈现在人眼（单个的左眼或右眼）视网膜上的图像却是二维图像，这些二维图像在经过人脑复杂的融合反应后，最终呈现出三维图像。三维立体显示作为当今世界各国大力发展的下一代新型显示技术，正逐渐成为一个引人注目的前沿科技领域。近年来，立体显示技术在电视广播、视频游戏、医疗、教育等领域的应用越来越多，三维显示已从电影银幕向电视终端、计算机终端、智能手机终端、平板电脑终端等发展。

目前主流的三维显示已经占据了大半壁江山,已知的三维显示设备包括立体视觉、头盔式显示器、CAVE、裸眼立体显示器和真三维显示等。主要的3D立体显示技术有如下几种。

眼镜3D显示技术

眼镜式3D技术，我们又可以细分出三种主要的类型：色差式、偏光式和主动快门式，也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。

色差式3D技术（Anaglyphic3D）：配合使用的是被动式红-蓝（或者红-绿、红-青）滤色3D眼镜。这种技术历史最为悠久，成像原理简单，实现成本相当低廉，眼镜成本仅为几块钱，但是3D画面效果也是最差的。色差式3D先由旋转的滤光轮分出光谱信息，使用不同颜色的滤光片进行画面滤光，使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。但这种方法容易使画面边缘产生偏

偏光式3D技术（Polarization 3D）：也叫偏振式3D技术，配合使用的是被动式偏光眼镜。偏光式3D是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，先通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面，然后3D眼镜左右分别采用不同偏振方向的偏光镜片，这样人的左右眼就能接收两组画面，再经过大脑合成立体影像。

偏光式3D技术的图像效果比色差式好，而且眼镜成本也不高，比较多电影院采用的也是该类技术。由于偏光3D技术采用的是分光法成像原理，会使画面分辨率减半，难以实现真正的全高清3D影像，而且降低了画面的亮度。因此，偏光式3D技术对显示器的亮度要求较高，且需达到240Hz的刷新频率。目前，应用较多的没有闪烁的不闪式就是偏光式的一种。以乐金（LG）3D电视，宏碁（Acer）、联想（Lenovo）笔电采取偏光眼镜技术。

快门式3D技术（ActiveShutter3D）配合主动式快门3D眼镜使用：3D显示器以高达120～240Hz的萤幕刷新频率，连续性的交叉显示左、右眼的画面；藉由快门眼镜快速切换、遮蔽左右眼，使左右眼各自看到正确的左右眼画面，在大脑内呈现出具深度感的立体影像。此技术不会牺牲3D画面解析度且立体效果良好，但少数人观看主动式3D眼镜的显示会有头晕不舒服的情况。

这种3D技术在电视和投影机上面应用得最为广泛，资源相对较多，而且图像效果出色，受到很多厂商推崇和采用，不过其匹配的3D眼镜价格较高。目前，包括LG、三星、松下、创维等品牌推出的3D电视，都是采用主动快门式3D技术。

裸眼3D显示技术

裸眼3D显示器，由3D立体现实终端、播放软件、制作软件、应用技术四部分组成，是集光学、摄影、电子计算机，自动控制、软件、3D动画制作等现代高科技技术于一体的交差立体现实系统。因此，裸眼3D显示技术是影像行业最新、前沿的高新技术，它的出现改变了传统平面图像给人们带来的视觉疲惫，也是图像制作领域的一场技术革命，是一次质的变化，它以新特奇的表现手法，强烈的视觉冲击力，良好优美的环境感染力，吸引着人们的目光。裸眼3D技术目前有：

全像投影式（Holographic）：它利用红、绿、蓝3色激光光源各自经过调变器产生相位型光栅，激光在经过全像片合并之后，以垂直扫描镜及多面镜进行垂直及水平的扫描，使立体影像呈现出来。

体积式（Volumetric）：它是由德仪所开发的激光3D投影技术，以激光光照射在一个高速旋转盘上的散射现象，于一个玻璃密闭空间内显示立体物件的每一个点，并组成立体影像。但缺点在于投影物件体积受到限制，且越靠近中央转轴解析度越低。

视差光栅（Parallax Barrier）：它是利用透光栅栏來控制左右眼画面的光线前进、折射方向，成本较低但有亮度与可观视角／点数限制，显示2D文字时较不清晰。

柱状透镜（Lenticular；LC）：它利用液晶分子因通电的扭转使光线通过时造成折射现象，形成垂直柱状透镜的聚焦效果，优点是亮度高；若搭配摄影镜头追踪观赏者还可以作到全视角，但相对成本偏高。

分时多工（Time-multiplexed）：这种技术又称为指向背光板 （Directional Backlight）技术。以一组指向性背光板搭配快速反应面板，快速切换显示左、右眼影像让使用者观看形成3D影像。

值得指出的是，现又提出一种真3D立体显示技术，因为人类发展显示技术追求的终极目标是在观察三维影像时，犹如在观察一个真实存在的物体，完全满足人类对真实场景的三维视觉体验，即真三维显示技术。因此，相对于当下主流的基于双目视差深度暗示的三维显示技术，真三维显示技术不会造成观看者的视觉疲劳，其显示的图像更加真实，更符合人们的视觉习惯。目前，被列为真三维显示技术的有:光场三维显示技术、全息三维显示技术、体三维显示技术、光栅三维显示技术、集成成像三维显示技术。

真三维立体显示技术是一种全新的三维图像显示技术，基于这种显示技术可以直接观察到具有物理景深的三维图像，该技术具有全视景、多角度、多人同时观察，即时交互等众多优点。它将引领科学可视化进入崭新的发展方向，具有广阔的应用前景。因此，能够真实反映真实世界的三维显示技术，被誉为是“21 世纪最伟大的革命之一”。

图像显示技术的最新发展趋势

上面已介绍了三大类图像显示技术，从介绍中也可看出它们的发展趋势。

平板显示技术的发展趋势

众所周知，平板LCD显示技术目前已基本取代了CRT显示技术，但由于LCD是被动显示技术，而主动显示技术中，PDP与LED显示技术虽有各自的特点，但有的还未超过LCD，因而不能取代LCD。

自OLED技术发展之后，其进展相当迅速。主要原因是它不需要长晶格的制作过程，也没有涉及晶粒制作程序，制造过程更较发光二极管简单。制作OLED的材料一般都是有机化合物，开始使用纯有机化合物，五、六年前发现将有机化合物混入金属，有助提高OLED的亮度及效果。因此，现多用有机金属混合物来制作。目前，OLED红、绿、蓝三色材料的发光效率和发光寿命均基本满足实用化需求，现在的OLED 在亮度500cd/m2下，至少有20000h的工作时间。

我国台湾省以铼德公司为代表的一批企业已经走到世界OLED产业化的前列；清华大学和维信诺公司已联合建立了国内第一条OLED生产线等。相信不久，在解决好大尺寸 OLED的长期可靠性和使用寿命等后，OLED必将成为显示器市场的主流。LCD花了15年时间才超过CRT成为电脑显示器的主流技术。专家们预言，OLED将花费更短的时间超越LCD。

OLED显示技术与LCD相比(如表1所示)，各种参数均优于LCD，因而OLED将在不久取代LCD，而成为显示器市场的主流。

表1 OLED和TFT-LCD显示器的比较

投影显示与大屏显示技术的发展趋势

由前面介绍的投影显示技术中，显然其发展趋势是向激光投影显示技术方向发展。

随着信息化技术的提高，人们对于视觉欣赏的要求越来越高。“视觉冲击力”成为人们评判显示性能的一个标准。视觉冲击力不仅来自于清晰的画面，还来自于超大尺寸的画面。为了满足这种诉求，大屏拼接应运而生。此外，能实现超大画面的还有基于投影技术的边缘融合技术。

目前，比较常见的大屏幕拼接系统，通常根据显示单元的工作方式分为二个主要类型:一是PDP、LED、LCD平板显示单元拼接系统，其缺点是有拼接缝隙； 二是DLP投影单元拼接系统，其优点是无拼接缝隙。边缘融合拼接系统也是无缝拼接。

所谓的边缘融合技术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙 更加明亮、超大、高分辨率的整幅画面，画面的效果就好象是一台投影机投射的画质。当两台或多台投影机组合投射一幅两面时，会有一部分影像灯光重叠，边缘融合的最主要功能就是把两台投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度一致。边缘融合的技术优势是：

增加图像尺寸，画面的完整性。多台投影机拼接投射出来的画面一定比单台投影机投射出来的画面尺寸更大；鲜艳靓丽的画面，能带给人们不同凡响的视觉冲击，另外，采用无缝边缘融合技术拼接而成的画面，要很大程度上保证了画面的完美性和色彩的一致性。

增加分辨率。每台投影机投射整幅图像的一部分，这样展现出的图像分辨率被提高了。比如，一台投影机的物理分辨率是800 ×600，三台投影机融合25%后，图像的分辨率就变成了2000 ×600。

超高分辨率。同利用带有多通道高分辨率输出的图像处理器和计算机，可以产生每通道为1600×1200像素的三个或更多通道的合成图像。如果融合25%的像素，可以通过减去多余的交叠像素产生的4000×1200分辨率图像。目前市场上还没有可在如此高的分辨率下操作的独立显示器。其解决办法为使用投影机矩阵，每个投影机都以其最大分辨率运行，合成后的分辨率是减去交叠区域像素后的总和。

缩短投影距离。随着无缝拼接的出现，投影距离的缩短变成必然。比如，原来200英寸(4000×3000mm)的屏幕，如果要求没有物理和光学拼缝，我们将只能采用一台投影机，投影距离=镜头焦距×屏幕宽度，采用光角镜头1.2:1，我们的投影距离也要4.8米，现在，我们采用了融边技术，同样画面没有各种缝痕，我们的距离只需要2.4。

特殊形状的屏幕上投射成像。比如，在圆柱或球形的屏幕上投射画面，单台投影机就需要较远投影距离才可以覆盖整个屏幕，而多台投影机的组合不仅可以使投射画面变大投影距离缩短，而且可使弧弦距缩短到尽量小，对图像分辨率、明亮度和聚集效果来说是一个更好的选择。

增加画面层次感。由于采用了边缘融合技术，画面的分辨率、亮度得到增强，同时配合高质量的投影屏幕，就可使得整个显示系统的画面层次感和表现力明显增强。

边缘融合是一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，因此从理论上来讲，利用边缘融合技术显示的画面可以是无限大的而且是清晰的。而大屏拼接则会随着显示画面的扩大，无论是从技术上还是空间布局上都会更加困难。因此，具体来讲，边缘融合技术更加适用于空间较大的场所，即所谓超大的空间清晰应用。

在大屏拼接显示技术中，其发展趋势是向DLP、边缘融合技术方向发展。

3D立体显示技术的发展趋势

显示技术经历了由黑白显示到彩色显示，由普通彩显到高清晰度彩显的过程，目前，平面显示技术已经取得了很大的成就。但因为客观世界是一个三维世界，任何实物都具有x、y和z三维性，为了追求最大限度的真实重现，其中主要的一种方式就是实现立体感。目前已商业化的显示技术，只能在平面显示器（x，y）上实现对三维世界的表达，在真实感上，离用眼睛直接去观看客观事物仍有很大差异。诚然，平面显示在某种程度上给人三维的立体感觉，但只是在二维显示技术基础上基于心理的认知，从本质上讲，不能算是真正物理意义上的三维立体显示。现有的大部分立体显示技术，在显示的视角上大多达不到广角要求，因为它们脱胎于二维显示，始终没有摆脱传统的二维显示屏幕180°显示空间的限制。此外，还要借助立体视镜，或者要借助平面显示屏上的“视差”效果。

目前主流的三维显示已经占据了大半壁江山,已知的三维显示设备包括立体视觉、头盔式显示器、CAVE、裸眼立体显示器和真三维显示等。

在3D立体显示技术中，将逐渐从主动式眼镜、偏光式眼镜，朝向裸眼3D、真3D立体显示技术方向发展。

结束语

最后，在结束本文之前，还需提出注意如下几点:

安防监控场景图像显示画面与电视电影图像显示画面的要求有着很大的差别。如在画面内容方面，电视讲究好看，色彩丰富，场景壮观；而监控则要求画面真实，关注的对象细致可察，并不讲究好看不好看。

新一代超高清主要还是为大屏幕电视或电视墙设计，因为在常规尺寸的电视上，肉眼无法分辨超高清电视技术带来的画面质量的改善。在安防监控领域，1600万像素的IPC已经问世，可达到4872×3248的超高分辨率。显然，高清技术的发展将推动图像识别和智能分析技术的发展和应用。

显示技术在历经黑白、彩色和数字高清显示时代后，将迎来大色域显示时代，因此颜色的真实再现是下一代显示的关键。而激光显示技术可使显示图像具有更大的色域表现空间，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩。同时完全继承数字高清时代的高分辨率、数字信号等特征，实现人类有史以来最完美的色彩还原。目前，我国激光显示技术已与世界同步，且激光显示大屏已面世。

未来的显示器也将彻底摆脱线缆的束缚，“无线”让时尚便携显示器成为可能。

“空手”与手势操控显示器也绝对不是梦想。