??? 目前,主要的顯示器件有CRT、AMLCD、PMLCD、ELD(場致發光顯示器)、FED(場發射顯示器)、VFD(真空熒光顯示器)、OLED和PDP等。除CRT和投影顯示器外,其它顯示器件都屬于平板顯示器件(FPD)。
??? 射線管(CRT) 在諸多顯示器中,CRT發展歷史最久,技術最為成熟。它的優點包括:具有無可匹敵的性能/價格比(25英寸的制造成本只有25美元);很容易調整分辨率(VGA~VXGA和HDTV);形狀和大小的可能變化范圍很大(0.5~45英寸);尋址極為簡單(只有7根導線);可視性很好(高亮度和高對比度);具有非常好的發光效率等。因此,到目前為止CRT仍然是顯示技術的主流。CRT的弱項是:大屏幕產品的體積笨重;屏面內有光散射;圖像有閃爍、抖動和畸變;存在視覺疲勞和電磁輻射;最大直觀顯示尺寸被限于45英寸以下;無數位尋址;工作電壓和功耗較高;在某些應用中壽命有問題;在蔭罩彩管內分辨率受到限制。
液晶顯示(LCD) 液晶顯示器件包括有源矩陣(AM LCD)和無源矩陣(PM LCD)兩種。其中,有源矩陣(AM LCD)的主要特點是:高性能、彩色、高分辨率、快速、輕薄、有市場。它主要應用于個人視頻用品(TV等)、筆記本計算機和桌上監視器等。目前,AMLCD在生產規模、工業基礎、投資和產品附加價值等方面均領先于其它絕大多數平板顯示技術,而且是研究與開發之源,是所有平板顯示技術的基礎。就市場而言,在單色筆記本計算機市場,AM LCD的對手是PM LCD、TFEL和PDP;在彩色筆記本計算機市場,AM LCD的對手是PM LCD;在彩色桌上監視器市場,AMLCD的對手只有CRT。AM LCD成功的主要原因有二:其一,它有十分雄厚的投資(超過200億美元);其二,對生產工藝進行行業協同攻關。盡管AMLCD具有優勢,但是其投資沒有明顯的回報,而且生產設備的光、電系統極其復雜,限制了產品生產效率和成品率的提高。
無源矩陣(PM LCD)的價格便宜,性能不錯,有一定的市場,供貨商很多。主要應用于消費類電子產品和通訊產品。在低功率、單色、低性能等應用領域占有優勢。PM LCD的性能雖然不是最好的,但能滿足大規模市場的需求。它能在辦公用品、掌上計算機、通訊等主要市場填補AM LCD和字段式LCD之間的價格/性能間隙,因此能夠生存并不斷發展。
LCD功率低、薄、輕,做成IC驅動器可使平板更薄,可用于攜帶型產品、筆記本計算機、監視器、手機等,市場應用范圍較廣泛。但是,它的制作工藝復雜,需要嚴格控制;主要設備價格昂貴;生產成本比同等尺寸的CRT高3~10倍;視角窄;制造米級的大屏幕顯示屏很困難,且成本十分昂貴。
等離子體顯示(PDP) PDP的主要特點是大屏幕、全彩色和視頻顯示。主要應用領域是公共場所信息顯示、廣告、電視和HDTV等。PDP的主要競爭對手是擬開發的米級TFTLCD、薄型多陰極CRT,而真正的競爭對手是背投式CRTTV,與上述對手相比,PDP的結構比較簡單。PDP成功的主要原因在于PDP的開發是整個PDP行業協同攻關的結果。目前,在解決存在的問題方面已取得進展,而且最新模型的性能已超過規定,很有發展前途。PDP的強項是:大屏幕顯示(達
場致發光(EL) 場致發光包括薄膜場致發光板(TFEL)和普通場致發光板(EL)兩種。其中,薄膜場致發光板(TFEL)的主要特點是成本低、可靠性高。它主要用于測試設備、醫藥設備、金融、登記等領域,不適用于筆記本計算機。早期的TFEL主要用于長壽命、高對比度圖表顯示板。但是,由于TFEL的驅動電壓較高,因而放棄了早期的應用市場。TFEL的顯示性能不如單色PDP,也不如后來的LCD。目前,TFEL在研究與開發領域內仍然是很活躍的器件,它有自發光顯示、無背光源、視角寬、結構簡單、對比度高、薄、像素密度高、材料成本低、溫度穩定性好的優點。但是,它的功耗大、壽命不夠長、至今沒有好的藍色熒光粉、效率太低、分辨率沒有TFTLCD好、工作電壓高,由于采用能量恢復電路,使成本?電子學?過高。
普通場致發光板(EL)的最大優點是:具有很尖銳的閾值(高信息容量)和長壽命。由于DC粉末、DC薄膜、AC粉末和混合型EL存在壽命和彩色方面的問題,缺少投資者,已暫停生產。現在,AC薄膜的三基色發光效率約0.8~51m/W。今后還需要在改進發光性能和獲得彩色大屏幕方面做更多工作。EL的強項是:發展前景好、自發射顯示無背光源、足夠寬的視角、發光效率高、對比度高、薄、工作電壓低、壽命長。EL的弱項是:需要外延生長層(費時和復雜)、工藝復雜、成本太高、功耗大。
真空熒光顯示(VFD) VFD的主要特點是成本很低、壽命較長、熱穩定性較好、自發光、堅固、信息容量有限。主要應用于消費類電子學、儀表、汽車等領域。VFD在字段式顯示領域中的主要對手是LCD和LED。幾乎所有的字段式顯示對于價格都極為敏感。有機發光二極管(OLED)是VFD的最大競爭對手。由于VFD用于低信息容量顯示的成本很低,可以大量生產小尺寸VFD,所以能在顯示市場上占有一席之地。
有機發光二極管(OLED) OLED的主要特點是低電壓(5~20V)、低功耗、自發光、高亮度、高對比度、薄、輕(重量只有LCD的一半)、全彩色顯示、高發光效率、快速響應、寬視角、單片結構、加工不復雜、成本低。主要應用于數字攝像機、PDA、手提式產品等消費類產品,及汽車顯示器、頭盔式顯示、計算機顯示器、視頻顯示等工業類產品。
無源矩陣OLED適合于文字顯示,有源矩陣OLED適合于視頻及圖表顯示。OLED的發展很快,每年以200%的速度增加。目前,介入新型OLED研發的公司已超過85家。預計OLED將會在許多應用領域擠占LCD的市場。OLED的市場將不斷擴大。據數據統計顯示,1999年,OLED的產量僅數十萬臺,產值約400萬美元,預計2004年的產量將達到1億臺,產值達到約7.14億美元。OLED的強項是:快速響應、寬視角、高分辨率(AM)、高對比度、薄、低電壓應用、低成本、柔軟基片(塑料)、工業界廣泛支持、用于LCD和VFD市場。但是,它的色域不滿足EBU規范、效率太低、壽命不夠長、PMOLED分辨率較低、LITPS需要AM技術、做大屏幕顯示成本高。
場發射顯示板(FED) FED被認為是CRT的最好繼承者,它具有CRT的優點,又克服了CRT體積笨重的缺點,而且功耗較低,因此一度被認為是理想的顯示器。但是由于其結構復雜,封裝困難等原因,壽命問題還未解決,因此一些公司紛紛放棄投資,使FED的研發工作受到影響,目前市場還不成熟。但是日本一些公司仍未放棄努力,一旦壽命和制造問題得到解決,FED將會成為新一代的顯示器。
??? FED的機遇:用于TV和監視器;采用CRT/PTV熒光粉;采用現成的隔片和三極管技術;與吸氣劑SAES公司合作;全世界對FED陰極的開發使大面積FED陰極制造有望獲得突破;開發各種陰極結構,如:CNT、PFE、SCE、MIS/MIM、BSD等;比PDP便宜,特別是沒有能量恢復電路。
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表2 全球各種顯示器件市場分析預測
年份 |
LCD |
PDP |
other FPD |
CRT |
合計 |
1999 |
151 |
8 |
14 |
235 |
404 |
2005 |
278 |
58 |
20 |
268 |
617 |
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顯示技術的發展趨勢
CRT技術的發展趨勢 CRT發展不斷地向高分辨率、低成本、更平的屏面、更寬的偏轉角和更長的壽命而努力;改善計算機軟件,不斷設計出電子束電流更強、光點更小的電子槍;HDTV將廣泛推廣使用,并對CRT不斷提出更高的需求;小屏幕顯示將不斷失去市場,讓位給平板顯示器,當LCD成本下降大于15%時,CRT的監視器市場將開始縮小;包括HDTV在內的大屏幕(32~36英寸)電視機,在日本趨向于采用平面屏幕。美國和歐洲市場的寬屏幕(16∶9) HDTV主要采用投影技術。
總之,CRT仍將繼續增長,在短期內不會突然消亡。性價比的壓力會越來越大,數字電視的興起給了CRT新的機會。
PDP技術的發展趨勢 ACPDP:繼續發展大屏幕、高信息容量的HDTV以及能適應惡劣環境的PDP;改進彩色、灰度、延長壽命;開發新型PDP以降低材料和制造成本;推動規模化生產,進一步降低電路與顯示板價格;發展大屏幕彩色平板TV和HDTV,開發家用市場。
DCPDP:發展大屏幕、改善彩色和灰度,滿足HDTV的要求。在中屏幕顯示板的競爭中,面臨的問題比ACPDP要復雜得多。
LCD技術的發展趨勢 在
ACTFEL技術的發展趨勢 大力開發全彩色、多灰度級、大屏幕和低價格的EL板;在面板上集成驅動器和譯碼邏輯電路;開發更有效的彩色材料和結構技術。
FED技術的發展趨勢 大屏幕全彩色和多灰度顯示是可能的,需要大量投資;由于玻殼和工藝問題,制造大屏幕FED很困難;由于制造和壽命問題仍未解決,有一些公司已放棄投資開發FED,但是日本一些公司仍在繼續努力開發。
未來顯示器件
??? CRT的生存期還很長 CRT的的生存期一直為人們所關注。早在20世紀90年代初期就有人說CRT是“夕陽工業”,有的公司開始宣布停止CRT的研究與開發。但事實上各大公司仍在不遺余力地開發CRT。CRT并未像一些人預言的那樣很快消失,而是每年都有CRT的新技術發表。由于CRT每個像素的性能/價格比要比其它顯示器高得多,因此仍有市場。每當CRT采用了新技術,就能提高它的附加價值,就能賺錢,因此,它不會在短期內消失。
FPD繼續快速發展 OLED有可能異軍突起,擠進LCD已占有的小屏幕顯示(手機、PDA、Smart Card等)市場,預計在5年內LCD的銷售額將超過CRT。在中屏幕顯示方面,AMLCD可能占有相當一部分市場份額,但CRT彩電仍有較大市場。在大屏幕顯示方面,從PDP的應用范圍、機動性和價格等方面考慮,有可能占有較大市場份額,它的目標是HDTV市場。PDP將進一步解決彩色顯示問題,目標是進入HDTV應用市場。同時,還將發展DCPDP。ACTFEL有可能建立小規模市場,但是研究和開發工作可能由于投資問題而放慢。FED的進展取決于能否根本解決大屏幕和長壽命問題。
未來顯示器件要求 HDTV對顯示器件的要求是:顯示多屏幕圖像、無幾何畸變、全平面聚焦、TV屏幕應不小于
未來顯示器應具有紙張的優點——柔軟、可以卷折、便于攜帶,同時又可以顯示和記錄動態的文字和圖像。這種顯示器還可以像紙張一樣裝訂成“書”,形成多頁顯示器。顯示器的電源可以是太陽能電池,驅動電路可以由有機晶體管集成電路組成。其次,未來顯示器應該由顯示平面圖像發展成顯示立體圖像。立體顯示技術將是未來發展顯示技術的一個很重要的方向。21世紀,有機半導體(微電子)集成電路工業將形成重要而龐大的電子工業。有機半導體技術可用于有機EL顯示、柔性顯示、紙張顯示、I/O集成接口器件、攜帶型信息器件、分子集成電路和分子運算單元等。在最近的將來,I/O集成接口器件將是主要目標。可以說,有機半導體技術將是下一代顯示器的技術基礎。
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