顯示技術發展與研究現狀

摘 要：目前顯示器主要分為陰極射線管（CRT）和平板顯示器（FPD）兩大類。FPD類主要包括液晶顯示器（LCD）、有機致電發光（OLED）、等離子顯示器（PDP）等。本文綜述了各類顯示技術的特點和發展趨勢，總結了其發展前景。

關鍵詞：CRT；LCD；OLED；PDP

隨著近些年光電子技術的發展，要求顯示器向數字化和多功能方向發展。近幾年顯示技術發展迅速，多媒體終端顯示器在顯示性能方面應具有大屏幕、高分辨率、高亮度、高密度、全色化等高性能。在當今工業生產、社會生活和軍事領域中，顯示產業在信息產業中起著重要作用，因此對顯示技術和顯示器件提出了越來越高的要求。

顯示器主要分為陰極射線管（CRT）和平板顯示器（FPD）兩大類。FPD類主要包括液晶顯示器（LCD）、有機有機致電發光（OLED）、等離子顯示器（PDP）、以及場致發射顯示器（FED）、發光二極管（LED）等一些新型的顯示技術等。

1 陰極射線管技術（CRT）

CRT是一種利用高能電子束轟擊熒光屏而發光的技術，發展至今已有100多年的歷史。這種技術具有顯示品質好、亮度高、性能穩定可靠、色度均勻、尋址方式簡單、全視角且可以長期連續使用、價格便宜等特點。但同時，CRT有著不可克服的固有缺點：電壓高、體積大、輻射強、功耗大、像素密度不高等。這些不足使得CRT技術不能向更廣的顯示領域發展。針對這些缺點以及為了滿足市場需求，CRT器件也開始向平面化、小體積、低功耗等方面發展。但CRT顯示技術經過一百多年的發展，已經十分成熟，很困難取得較大的技術突破。時至今日，CRT唯一的價格優勢也逐漸消失，一些公司相繼放棄CRT產業，嚴重制約了CRT技術的發展，雖然有些企業正在大力研發適合市場需求的新型CRT，但其固有缺陷限制了它在未來軍事領域的應用，無法滿足顯示技術向高密度、數字化、節能化、集成化方向發展的要求，CRT難逃持續衰落的困境。

2 平板顯示技術（FPD）

平板顯示（FPD，FlatPanelDisplay）技術誕生于20世紀60年代。FPD與CRT相比具有體積小、耗電省、輻射小、電磁兼容性好、質量輕等優點。隨著技術的不斷發展，平板顯示器在視角、亮度、全彩色等方面已經不弱于CRT顯示器。平板化是顯示器技術發展的趨勢，FPD已經逐步取代CRT。2008年FPD全球產值達1034億美元，CRT為182億美元，預計到2016年FPD將逐步占據顯示市場全部份額，而CRT屆時將推出市場。FPD技術是采用平板顯示器件借助邏輯電路來實現的，平板顯示器件包括液晶顯示器（LCD）、發光二極管（LED）、等離子顯示器（PDP）、有機電致發光器件、場致發射器件（FED）、數字光處理投影器、液晶硅顯示器等。目前主流的顯示技術是LCD、PDP和OLED技術，這三種顯示技術成熟度高、市場規模大。

2.1 液晶顯示器（LCD）

1968年美國研發了第一臺LCD。LCD器件本身不發光，是利用液晶分子調制外光照進而實現顯示的技術，具有電壓低、功耗小、環保性能好的優點。在FPD中，目前只有LCD在色彩、壽命、量度、功耗以及對比度等各種參數上趕上和超過CRT器件。LCD還具有易彩色化，畫面不閃爍，不刺激眼睛，不易疲勞等優點。此外，利用液晶的光閥特性可以實現投影大屏幕顯示。因而，LCD在FPD顯示技術中具有明顯的競爭優勢，液晶顯示幾乎覆蓋所有顯示應用領域。

LCD是被動光源，不是主動發光型顯示器。因此，顯示視角小、對比度和量度不穩定等是其不足之處。隨著技術的不斷發展，液晶技術經過幾個發展階段，薄膜晶體管（TFT）的成功研制，解決了困擾LCD的幾大難題，使LCD的優勢得以實現。LCD技術正在逐步成熟，其發展重點是不斷開發新的液晶材料、降低生產成本、提升產品性能。

2.2 等離子顯示技術（PDP）

PDP是隨著惰性氣體等離子體放電，利用行列矩陣電極交點發光的顯示器件。PDP具有亮度高、視角廣、對比度高、響應速度快等特點。PDP的發光元件是等離子管，其屏幕由多個等離子管排列在一起構成，每個等離子的小室內都充有惰性氣體。加高壓于等離子管電極間后，每個等離子管對應的小室中的惰性氣體產生紫外光激發顯示屏上的熒光粉發出可見光。因此，在PDP中一個等離子管就是一個像素。通過這些像素的明暗和顏色的變化組合，便可產生各種灰度和色彩的圖像。PDP顯示原理與顯像管發光很相似。PDP顯示的圖像明亮、鮮艷、干凈而清晰。與CRT顯示器相比，PDP的體積比小，與LCD相比色彩鮮艷明亮，顯示的圖像不會出現扭曲變形的情況。PDP的缺點是所需電壓高、像素節距大、發光效率低。PDP主要用于顯示模擬視頻信號，和VGA數字信號。

目前，PDP通過對開口率、驅動線路、電機結構等的研究和開發，向高畫質、低功耗、高分辨率、綠色環保和低成本方向發展。

PDP主要用于大屏幕顯示，例如公共場所和電視，不適用于電腦等領域。這將限制PDP的應用。

2.3 有機電致發光顯示（OLED）

能發光的有機物質種類很多，與無機發光材料相比，在全色顯示、大屏幕視頻顯示方面具有明顯的優勢。OLED作為新一代顯示技術，已經廣泛應用于手機、MP3等小型設備上。與CRT、LCD和PDP相比OLED具有突出的優勢和特點。例如，OLED顯示屏幕可以做到超薄，厚度可以小于1mm，可大大減輕顯示器質量；與傳統的LCD相比，OLED是主動發光，因而無需背光燈，當有電流通過時，會發光；響應速度極快，只需0.01ms；與LCD相比，可視角度大于170°，沒有視角效應等。但是，OLED的技術路線尚不十分明確，產品壽命較短，成本仍高于LCD，在大尺寸顯示的應用上還有局限。

OLED的發展重點是研發成熟的柔軟顯示器，用于照明，擴大顯示尺寸以及減低成本等方面。

3 新型顯示技術

隨著電子技術的發展和新型材料的不斷發現，以及這些新技術和新材料在顯示技術方面的應用，近年來不斷出現了各種新型顯示技術。如，場發射顯示器（FED）、電子紙（E-Paper）、雙面顯示技術、透明顯示技術、三維顯示技術等。隨著技術的不斷完善和成熟，這些新型的顯示技術的應用將得到擴大和普及。

參考文獻

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