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文檔簡(jiǎn)介
中國(guó)新型顯示技術(shù)分析及發(fā)展
2009.8.20新型顯示器的發(fā)展概況目前在國(guó)際上,繼CRT顯示器之后已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功的新型顯示器一共有十多種,其中有:LCD、PDP、DLP、LCOS、OLED、SED、TDEL、FED、ELD、LD
等,這些顯示器大多數(shù)屬于平板數(shù)字顯示器?,F(xiàn)在已經(jīng)商品化的大約只有5、6種,其中LCD和PDP仍是目前新型數(shù)字顯示器的主流,LCD和PDP顯示器分別約占新顯示器市場(chǎng)中的70%和10%,其余20%為其它平板數(shù)字顯示器。什么是平板數(shù)字顯示器LCD顯示器簡(jiǎn)介
LCD顯示器的全稱(chēng)為L(zhǎng)iquidCrystalDisplay液晶顯示器,它還可以分TN-LCD、STN-LCD、DSTN-LCD、TFT-LCD等多種。TN-LCD稱(chēng)為扭曲向列型(TwistedNematic)液晶顯示器,STN-LCD稱(chēng)為超扭曲向列型(SuperTN)液晶顯示器,DSTN-LCD稱(chēng)為雙掃描超扭曲向列型(DualScanTwistedNematic))液晶顯示器,TFT-LCD稱(chēng)為薄膜晶體管型(ThinFilmTransistor)液晶顯示器。前三種多用于電腦顯示器,后一種主要用于大屏幕電視機(jī)圖像顯示器。液晶的分子排列
LCD顯示的原理1
TN和STN在結(jié)構(gòu)上的主要不同為液晶分子的扭曲角,TN的扭曲角為90°,STN的扭曲角為90°~270°。隨著扭曲角及偏光片角度的不同STN可以有黃綠模式、藍(lán)模式、灰模式等。TN有正性和負(fù)性等。STN比TN具有更高路數(shù)的驅(qū)動(dòng)能力和優(yōu)異的電光性能。
DSTN在本質(zhì)上與STN沒(méi)有區(qū)別,只是顯示器的掃描方式不同,DSTN顯示器把圖像分成上下兩部份,同時(shí)進(jìn)行掃描。
FSTN在STN的基礎(chǔ)上加上補(bǔ)償膜,可以補(bǔ)償?shù)鬝TN的干涉顏色,實(shí)現(xiàn)真正的黑白顯示。補(bǔ)償膜角度不同可以有正性(白底黑字)和負(fù)性(黑底白字)的顯示。TN與STN、DSTN、FSTN的區(qū)別
LCD產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖LCD的主要工藝流程
LCD生產(chǎn)工藝定向?qū)油扛玻涸诓AП砻婢鶆蛲扛惨粚佣ㄏ驅(qū)?/p>
絲印成盒:將上下兩片玻璃用絲印膠黏結(jié)在一起,形成一個(gè)空盒
LCD的生產(chǎn)工藝各種矩陣LCD的比較CCFL(冷陰極熒光燈)特性:高亮度,3000-4000cd/m2,長(zhǎng)壽命(約20,000小時(shí)),低發(fā)熱量,亮白色光。
CCFL背光結(jié)構(gòu)LED(發(fā)光二極管)特性:光亮度均勻,壽命長(zhǎng)(約100,000小時(shí))
,低電壓(支流)驅(qū)動(dòng),不需要逆變器,顏色豐富。LED背光結(jié)構(gòu)LCD亮度低的原因
前幾年中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始大量引進(jìn)LCD顯示屏的生產(chǎn)技術(shù),其中有京東方、上廣電,還有深圳聚龍光電等,這些企業(yè)投資巨大,但經(jīng)濟(jì)效益都不好,并且這些年來(lái)一直出現(xiàn)大規(guī)模虧損。根據(jù)媒體報(bào)道,上廣電去年虧損18億人民幣,已經(jīng)接近倒閉的邊緣。主要原因是平板顯示屏的產(chǎn)量增長(zhǎng)太快,市場(chǎng)很容易出現(xiàn)飽和,加上自己沒(méi)有關(guān)鍵技術(shù),全部靠技術(shù)引進(jìn),生產(chǎn)成本比別人的高。不過(guò),就全世界的平板顯示器生產(chǎn)企業(yè)而言,也沒(méi)有幾家賺錢(qián)的,因?yàn)樽?000年以來(lái),全世界在平板顯示器生產(chǎn)線方面的投資已經(jīng)超過(guò)3000多億美金,按目前的需求和價(jià)格,就平均而言,世界上沒(méi)有一家企業(yè)是可以賺錢(qián)的。例如,今年一季度,臺(tái)灣TFT-LCD面板主要生產(chǎn)商,友達(dá)和奇美各虧損6億多美元。LCD顯示器發(fā)展的困境
PDP是PlasmaDisplayPanel的簡(jiǎn)寫(xiě),也稱(chēng)等離子體顯示器。PDP顯示器的出現(xiàn)要比LCD顯示器晚很多,但作為大屏幕顯示器PDP卻比TFT-LCD大屏幕顯示器早好幾年,本來(lái)PDP顯示器也是一種很有發(fā)展前途的大屏幕顯示器,但由于生產(chǎn)技術(shù)大部分壟斷在日本人手中,技術(shù)擴(kuò)散比較慢,產(chǎn)業(yè)鏈建立很慢,跟隨PDP發(fā)展的中國(guó)企業(yè)很少,所以它一直都發(fā)展不起來(lái)。PDP顯示器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)比度比LCD高,特別適用于做大屏幕電視。目前世界上生產(chǎn)PDP等離子顯示屏的廠家主要在日本和南韓,國(guó)內(nèi)只有長(zhǎng)虹一家,因此,PDP顯示屏的主要市場(chǎng)基本在國(guó)外,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如TFT-LCD顯示屏。PDP顯示器簡(jiǎn)介PDP顯示器的工作原理
SED(Surface-conductionElectron-emitterDisplay)顯示屏是東芝公司的技術(shù),SED顯示圖像的質(zhì)量水平,目前大家都公認(rèn)是最好的。它采用表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示技術(shù),屬于場(chǎng)發(fā)射顯示,是一種主動(dòng)發(fā)光的顯示技術(shù)。SED電視前玻璃基板上涂有紅、綠、藍(lán)三色熒光粉,并作為陽(yáng)極相對(duì)后玻璃基板加有幾千伏的高壓。通過(guò)絲網(wǎng)印刷法在后玻璃基板上制作對(duì)應(yīng)每個(gè)像素的金屬電極,并用噴墨印刷的方法在金屬電極間制作氧化鈀薄膜電子發(fā)射陰極。生成了氧化鈀膜的金屬電極間距只有4-6納米,當(dāng)金屬電極間加上十幾伏的電壓后,極間將形成超高電場(chǎng),氧化鈀膜中的電子會(huì)被牽引出來(lái),形成電子發(fā)射。
SED平板顯示的圖像質(zhì)量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好,但由于只有東芝一家單獨(dú)經(jīng)營(yíng)現(xiàn)在很難普及。另外,工作電壓需要幾千伏,故障率相對(duì)比較高。SED顯示器簡(jiǎn)介SED顯示器的構(gòu)造
DLP(DigitalLightProcession)是一種數(shù)字光處理技術(shù),也稱(chēng)數(shù)字電子微鏡DMD(DigitalMicromirrorDevice),與前面介紹的平板顯示器技術(shù)不一樣,它是把每個(gè)像素點(diǎn)都做成一個(gè)反光鏡,這個(gè)反光鏡的角度可以通過(guò)電場(chǎng)力的作用可調(diào)(正負(fù)15度),以此來(lái)調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度。這種技術(shù)主要用于背投電視(或正投電視),是TI公司的獨(dú)家技術(shù),國(guó)內(nèi)很少人使用。DLP背投顯示器簡(jiǎn)介
TDEL(Thick-filmDialectricElectroluminescentTechnology厚膜電致發(fā)光技術(shù))顯示器的原理是利用一整片的藍(lán)色磷光為基礎(chǔ),激發(fā)其上的紅色和綠色顏料,混合成三色的RGB影像。由于不須要像等離子電視一樣復(fù)雜的組件,也不須要LCD的背光,37“的TDEL電視樣品厚僅2cm,重量則甚至不到一公斤。從技術(shù)性能以及性能價(jià)格比方面進(jìn)行比較,TDEL顯示器要比PDP和LCD顯示器好,應(yīng)該說(shuō)是一項(xiàng)比較有發(fā)展前途的平板顯示器。這項(xiàng)技術(shù)是一個(gè)加拿大籍中國(guó)人發(fā)明的,技術(shù)由加拿大iFire公司擁有,但由于沒(méi)有人跟風(fēng),一直普及不起來(lái)。TDEL顯示器簡(jiǎn)介T(mén)DEL顯示器的構(gòu)造OLED顯示器簡(jiǎn)介OLED其實(shí)是英文OrganicLightEmittingDisplay(有機(jī)發(fā)光顯示器)的簡(jiǎn)稱(chēng),它的發(fā)光原理是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下,通過(guò)載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。通過(guò)搭配不同的有機(jī)材料,發(fā)出不同顏色的光,來(lái)達(dá)成全彩顯示器的需求。也有人把OLED拼寫(xiě)為OrganicLightEmittingDiode(有機(jī)發(fā)光二極管),兩個(gè)種寫(xiě)法意思基本一樣。
OLED因?yàn)槭亲园l(fā)光器件,每個(gè)像素自己都會(huì)發(fā)光,因此,與時(shí)下液晶電視都采用的LCD面板相比,其亮度與對(duì)比度都比LCD更勝一籌,圖像更加鮮艷。
目前OLED顯示屏現(xiàn)在還存在很多技術(shù)問(wèn)題,最大的問(wèn)題是有機(jī)薄膜管芯容易氧化使用壽命短,因?yàn)闃?gòu)成PN結(jié)的兩塊不同性質(zhì)的導(dǎo)電膜是靠機(jī)械接觸組合在一起的。
OLED顯示器的構(gòu)造OLED顯示器的構(gòu)造主動(dòng)矩陣OLED(AM-OLED)OLED制造方法簡(jiǎn)介OLED生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一環(huán)是將有機(jī)層敷涂到基層上。完成這一工作,有三種方法:
1、真空沉積或真空熱蒸發(fā)(VTE)——在真空腔體內(nèi)對(duì)有機(jī)物進(jìn)行加熱使其蒸發(fā),然后讓這些分子以薄膜的形式凝聚在溫度較低的基層上。這一方法效率較低,成本很高。
2、有機(jī)氣相沉積(OVPD)——在一個(gè)低壓熱壁反應(yīng)腔內(nèi),載氣將蒸發(fā)的有機(jī)物分子運(yùn)送到低溫基層上,然后有機(jī)物分子會(huì)凝聚成薄膜狀。使用載氣能提高效率,并降低OLED的造價(jià)。
3、噴墨打印——利用噴墨技術(shù)可將OLED噴灑到基層上,就像打印時(shí)墨水被噴灑到紙張上那樣。噴墨技術(shù)大大降低了OLED的生產(chǎn)成本,還能將OLED打印到表面積非常大的薄膜上,用以生產(chǎn)大型顯示器。OLED的優(yōu)勢(shì)OLED的發(fā)光層比較輕,因此它的基層可使用富于柔韌性的材料,而不會(huì)使用剛性材料。OLED基層為塑料材質(zhì),而LED和LCD則使用玻璃基層。OLED比LED更亮。因?yàn)?,OLED有機(jī)層要比LED與之對(duì)應(yīng)的無(wú)機(jī)晶體層薄很多,因而OLED的導(dǎo)電層和發(fā)射層可以采用多層結(jié)構(gòu)。此外,LED和LCD需要用玻璃作為支撐物,而玻璃會(huì)吸收一部分光線。OLED不需背光系統(tǒng),所以它們的耗電量小于LCD。OLED制造起來(lái)更加容易,還可制成較大的尺寸。OLED為塑膠材質(zhì),因此可以將其制作成大面積薄片狀。OLED的視野范圍很廣,可達(dá)170度左右。而LCD工作時(shí)要阻擋光線,因而在某些角度上存在天然的觀測(cè)障礙。OLED自身能夠發(fā)光,所以視域范圍很寬。OLED的缺點(diǎn)是壽命短——盡管紅色和綠色的OLED薄膜壽命較長(zhǎng)(10000~40000小時(shí)),但根據(jù)目前的技術(shù)水準(zhǔn),藍(lán)色有機(jī)物的壽命要短很多(僅有約1000小時(shí)),因?yàn)樗{(lán)色有機(jī)物發(fā)光效率比較低,提高亮度必然會(huì)增加損耗。造成OLED元件壽命衰退的原因,一個(gè)是OLED薄膜不容易散熱,溫度升高很容易使OLED損壞;另一個(gè)是水氣和氧氣對(duì)OLED元件的滲透,會(huì)在OLED元件內(nèi)部引起陰極氧化,脫膜,以及有機(jī)層結(jié)晶等等效應(yīng),致使元件老化,甚至損毀。存在色彩純度不夠的問(wèn)題,不容易顯示出鮮艷、濃郁的色彩。
OLED的不足FED和ELD顯示器
FED(FieldEmissionDisplay)場(chǎng)致發(fā)光顯示器:場(chǎng)致發(fā)光技術(shù)是利用介質(zhì)材料的分子在電場(chǎng)產(chǎn)生極化充、放電而發(fā)光或透光率改變的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行圖像顯示。
ELD(ElectronluminescentDisplay)電致發(fā)光顯示器:電致發(fā)光技術(shù)是利用物體在強(qiáng)電場(chǎng)下會(huì)進(jìn)行電子發(fā)射,然后電子撞擊其它物體而發(fā)光的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行圖像顯示。嚴(yán)格來(lái)說(shuō),F(xiàn)ED和ELD并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別,都是在電場(chǎng)的作用下,才會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)果,只不過(guò)前者相當(dāng)于對(duì)一個(gè)電容充電,后者相當(dāng)于對(duì)一個(gè)電阻加電,并且在大多數(shù)情況下,兩種形式都同時(shí)存在。目前,用于圖像顯示的FED和ELD顯示器在市場(chǎng)上還很少出現(xiàn),而用于符號(hào)顯示的FED和ELD顯示器比較多,但由于有些FED和ELD顯示器工作電壓可以很低,功率損耗也非常低,估計(jì)將來(lái)在電子書(shū)方面會(huì)大量使用。LEDD和LD顯示器LEDD(LightEmittingDiodeDisplay)發(fā)光二極管顯示器:這種顯示器一般用3個(gè)(紅、藍(lán)、綠)或4個(gè)(紅、紅、藍(lán)、綠)分立發(fā)光二極管組成一個(gè)像素,并配以相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路組裝而成。這種LEDD顯示器,亮度很高,但點(diǎn)陣很粗糙,成本非常高,LEDD顯示器多用于戶外作為廣告顯示器。
LD(LaserDisplay)激光顯示器:這種顯示器是把經(jīng)過(guò)調(diào)制的激光打到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的反射鏡上進(jìn)行掃描顯示。LD顯示器亮度非常高,一般只能作為投影顯示,多用于廣告牌,很難進(jìn)入家庭。思考題:1、為什么LCD顯示器的視角比較???2、為什么采用LED發(fā)光二極管作為L(zhǎng)CD顯示器的背光源比CCFL燈背光源省電?3、為什么OLED顯示器最省電?小結(jié):
目前國(guó)際上平板數(shù)字顯示器主要還是以LCD和PDP為主,其它顯示器很難形成主流,平板顯示器生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜,投資龐大,產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)周期很長(zhǎng),一項(xiàng)新的顯示技術(shù)如果沒(méi)有人跟隨,很難形成氣候。但大屏幕TFT-LCD和PDP損耗功率很大,現(xiàn)在人類(lèi)已經(jīng)感覺(jué)到能源日趨緊張,因此,在未來(lái)十幾年,人們必然要尋找一
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