显示技术现状

显示技术现状

    目前，主要的显示器件有CRT、AMLCD、PMLCD、ELD(场致发光显示器)、FED(场发射显示器)、VFD(真空荧光显示器)、OLED和PDP等。除CRT和投影显示器外，其它显示器件都属于平板显示器件(FPD)。　

    射线管(CRT) 在诸多显示器中，CRT发展历史最久，技术最为成熟。它的优点包括：具有无可匹敌的性能/价格比(25英寸的制造成本只有25美元)；很容易调整分辨率(VGA～VXGA和HDTV)；形状和大小的可能变化范围很大(0.5～45英寸)；寻址极为简单(只有7根导线)；可视性很好(高亮度和高对比度)；具有非常好的发光效率等。因此，到目前为止CRT仍然是显示技术的主流。CRT的弱项是：大屏幕产品的体积笨重；屏面内有光散射；图像有闪烁、抖动和畸变；存在视觉疲劳和电磁辐射；最大直观显示尺寸被限于45英寸以下；无数位寻址；工作电压和功耗较高；在某些应用中寿命有问题；在荫罩彩管内分辨率受到限制。

　　液晶显示(LCD) 液晶显示器件包括有源矩阵(AM LCD)和无源矩阵(PM LCD)两种。其中，有源矩阵(AM LCD)的主要特点是：高性能、彩色、高分辨率、快速、轻薄、有市场。它主要应用于个人视频用品(TV等)、笔记本计算机和桌上监视器等。目前，AMLCD在生产规模、工业基础、投资和产品附加价值等方面均领先于其它绝大多数平板显示技术，而且是研究与开发之源，是所有平板显示技术的基础。就市场而言，在单色笔记本计算机市场，AM LCD的对手是PM LCD、TFEL和PDP；在彩色笔记本计算机市场，AM LCD的对手是PM LCD；在彩色桌上监视器市场，AMLCD的对手只有CRT。AM LCD成功的主要原因有二：其一，它有十分雄厚的投资(超过200亿美元)；其二，对生产工艺进行行业协同攻关。尽管AMLCD具有优势，但是其投资没有明显的回报，而且生产设备的光、电系统极其复杂，限制了产品生产效率和成品率的提高。

　　无源矩阵(PM LCD)的价格便宜，性能不错，有一定的市场，供货商很多。主要应用于消费类电子产品和通讯产品。在低功率、单色、低性能等应用领域占有优势。PM LCD的性能虽然不是最好的，但能满足大规模市场的需求。它能在办公用品、掌上计算机、通讯等主要市场填补AM LCD和字段式LCD之间的价格/性能间隙，因此能够生存并不断发展。

　　LCD功率低、薄、轻，做成IC驱动器可使平板更薄，可用于携带型产品、笔记本计算机、监视器、手机等，市场应用范围较广泛。但是，它的制作工艺复杂，需要严格控制；主要设备价格昂贵；生产成本比同等尺寸的CRT高3～10倍；视角窄；制造米级的大屏幕显示屏很困难，且成本十分昂贵。

　　等离子体显示(PDP) PDP的主要特点是大屏幕、全彩色和视频显示。主要应用领域是公共场所信息显示、广告、电视和HDTV等。PDP的主要竞争对手是拟开发的米级TFTLCD、薄型多阴极CRT，而真正的竞争对手是背投式CRTTV，与上述对手相比，PDP的结构比较简单。PDP成功的主要原因在于PDP的开发是整个PDP行业协同攻关的结果。目前，在解决存在的问题方面已取得进展，而且最新模型的性能已超过规定，很有发展前途。PDP的强项是：大屏幕显示(达63英寸)、宽视角、薄、对比度好、亮度高（可达600cd/m2）、响应时间快、有众多的供货商提供支持、可用于TV。但是，目前PDP的显示板和电子电路成本仍然很高、功耗大、目前普遍采用的工艺不可能简化、制造工艺也不成熟、在高像素密度(高分辨率)下发光效率低。

　　场致发光(EL) 场致发光包括薄膜场致发光板(TFEL)和普通场致发光板(EL)两种。其中，薄膜场致发光板(TFEL)的主要特点是成本低、可靠性高。它主要用于测试设备、医药设备、金融、登记等领域，不适用于笔记本计算机。早期的TFEL主要用于长寿命、高对比度图表显示板。但是，由于TFEL的驱动电压较高，因而放弃了早期的应用市场。TFEL的显示性能不如单色PDP，也不如后来的LCD。目前，TFEL在研究与开发领域内仍然是很活跃的器件，它有自发光显示、无背光源、视角宽、结构简单、对比度高、薄、像素密度高、材料成本低、温度稳定性好的优点。但是，它的功耗大、寿命不够长、至今没有好的蓝色荧光粉、效率太低、分辨率没有ＴＦＴＬＣＤ好、工作电压高，由于采用能量恢复电路，使成本?电子学?过高。

　　普通场致发光板(EL)的最大优点是：具有很尖锐的阈值(高信息容量)和长寿命。由于DC粉末、DC薄膜、AC粉末和混合型EL存在寿命和彩色方面的问题，缺少投资者，已暂停生产。现在，AC薄膜的三基色发光效率约0.8～51m/W。今后还需要在改进发光性能和获得彩色大屏幕方面做更多工作。EL的强项是：发展前景好、自发射显示无背光源、足够宽的视角、发光效率高、对比度高、薄、工作电压低、寿命长。EL的弱项是：需要外延生长层（费时和复杂）、工艺复杂、成本太高、功耗大。

　　真空荧光显示(VFD) VFD的主要特点是成本很低、寿命较长、热稳定性较好、自发光、坚固、信息容量有限。主要应用于消费类电子学、仪表、汽车等领域。VFD在字段式显示领域中的主要对手是LCD和LED。几乎所有的字段式显示对于价格都极为敏感。有机发光二极管(OLED)是VFD的最大竞争对手。由于VFD用于低信息容量显示的成本很低，可以大量生产小尺寸VFD，所以能在显示市场上占有一席之地。

　　有机发光二极管(OLED) OLED的主要特点是低电压(5～20V)、低功耗、自发光、高亮度、高对比度、薄、轻(重量只有LCD的一半)、全彩色显示、高发光效率、快速响应、宽视角、单片结构、加工不复杂、成本低。主要应用于数字摄像机、PDA、手提式产品等消费类产品，及汽车显示器、头盔式显示、计算机显示器、视频显示等工业类产品。

　　无源矩阵OLED适合于文字显示，有源矩阵OLED适合于视频及图表显示。OLED的发展很快，每年以200%的速度增加。目前，介入新型OLED研发的公司已超过85家。预计OLED将会在许多应用领域挤占LCD的市场。OLED的市场将不断扩大。据数据统计显示，1999年，OLED的产量仅数十万台，产值约400万美元，预计2004年的产量将达到1亿台，产值达到约7.14亿美元。OLED的强项是：快速响应、宽视角、高分辨率(AM)、高对比度、薄、低电压应用、低成本、柔软基片(塑料)、工业界广泛支持、用于LCD和VFD市场。但是，它的色域不满足EBU规范、效率太低、寿命不够长、PMOLED分辨率较低、LITPS需要AM技术、做大屏幕显示成本高。

　　场发射显示板(FED) FED被认为是CRT的最好继承者，它具有CRT的优点，又克服了CRT体积笨重的缺点，而且功耗较低，因此一度被认为是理想的显示器。但是由于其结构复杂，封装困难等原因，寿命问题还未解决，因此一些公司纷纷放弃投资，使FED的研发工作受到影响，目前市场还不成熟。但是日本一些公司仍未放弃努力，一旦寿命和制造问题得到解决，FED将会成为新一代的显示器。

    FED的机遇：用于TV和监视器；采用CRT/PTV荧光粉；采用现成的隔片和三极管技术；与吸气剂SAES公司合作；全世界对FED阴极的开发使大面积FED阴极制造有望获得突破；开发各种阴极结构，如：CNT、PFE、SCE、MIS/MIM、BSD等；比PDP便宜，特别是没有能量恢复电路。

 

表2 全球各种显示器件市场分析预测

年份	LCD	PDP	other FPD	CRT	合计
1999	151	8	14	235	404
2005	278	58	20	268	617

 

显示技术的发展趋势

　　CRT技术的发展趋势 CRT发展不断地向高分辨率、低成本、更平的屏面、更宽的偏转角和更长的寿命而努力；改善计算机软件，不断设计出电子束电流更强、光点更小的电子枪；HDTV将广泛推广使用，并对CRT不断提出更高的需求；小屏幕显示将不断失去市场，让位给平板显示器，当LCD成本下降大于15%时，CRT的监视器市场将开始缩小；包括HDTV在内的大屏幕(32～36英寸)电视机，在日本趋向于采用平面屏幕。美国和欧洲市场的宽屏幕(16∶9) HDTV主要采用投影技术。

　　总之，CRT仍将继续增长，在短期内不会突然消亡。性价比的压力会越来越大，数字电视的兴起给了CRT新的机会。

　　PDP技术的发展趋势 ACPDP：继续发展大屏幕、高信息容量的HDTV以及能适应恶劣环境的PDP；改进彩色、灰度、延长寿命；开发新型PDP以降低材料和制造成本；推动规模化生产，进一步降低电路与显示板价格；发展大屏幕彩色平板TV和HDTV，开发家用市场。

　　DCPDP：发展大屏幕、改善彩色和灰度，满足HDTV的要求。在中屏幕显示板的竞争中，面临的问题比ACPDP要复杂得多。

　　LCD技术的发展趋势 在20英寸以下的平板显示，特别是低功率显示领域，LCD将继续占据主导地位，效益会不断提高；大屏幕LCD的发展，主要取决于有源矩阵的生产成本和效益以及PALC的进展；许多公司，包括大量投资者积极投入LCD产业，使LCD技术处于领先地位；不断改善LED背景光；随着13英寸以上和高于XGA分辨率的LCD开发成功以及成本的下降，LCD将迅速增长；在小屏幕显示市场将遇到FED和OLED的挑战，在大屏幕显示领域很难和PDP相比。

　　ACTFEL技术的发展趋势 大力开发全彩色、多灰度级、大屏幕和低价格的EL板；在面板上集成驱动器和译码逻辑电路；开发更有效的彩色材料和结构技术。

　　FED技术的发展趋势 大屏幕全彩色和多灰度显示是可能的，需要大量投资；由于玻壳和工艺问题，制造大屏幕FED很困难；由于制造和寿命问题仍未解决，有一些公司已放弃投资开发FED，但是日本一些公司仍在继续努力开发。

未来显示器件

    CRT的生存期还很长 CRT的的生存期一直为人们所关注。早在20世纪90年代初期就有人说CRT是“夕阳工业”，有的公司开始宣布停止CRT的研究与开发。但事实上各大公司仍在不遗余力地开发CRT。CRT并未像一些人预言的那样很快消失，而是每年都有CRT的新技术发表。由于CRT每个像素的性能/价格比要比其它显示器高得多，因此仍有市场。每当CRT采用了新技术，就能提高它的附加价值，就能赚钱，因此，它不会在短期内消失。

　　FPD继续快速发展 OLED有可能异军突起，挤进LCD已占有的小屏幕显示(手机、PDA、Smart Card等)市场，预计在5年内LCD的销售额将超过CRT。在中屏幕显示方面，AMLCD可能占有相当一部分市场份额，但CRT彩电仍有较大市场。在大屏幕显示方面，从PDP的应用范围、机动性和价格等方面考虑，有可能占有较大市场份额，它的目标是HDTV市场。PDP将进一步解决彩色显示问题，目标是进入HDTV应用市场。同时，还将发展DCPDP。ACTFEL有可能建立小规模市场，但是研究和开发工作可能由于投资问题而放慢。FED的进展取决于能否根本解决大屏幕和长寿命问题。

　　未来显示器件要求 HDTV对显示器件的要求是：显示多屏幕图像、无几何畸变、全平面聚焦、TV屏幕应不小于50英寸、纯平面屏幕的薄型显示器、图像质量/颜色再现应优于CRT、必须是自发光型，显示屏尺寸应覆盖10～50英寸范围，并且生产成本应低于CRT。目前，还没有一种显示器件能完全满足要求。从现有显示器的状况来看，PDP和有机EL有可能满足要求。

　　未来显示器应具有纸张的优点——柔软、可以卷折、便于携带，同时又可以显示和记录动态的文字和图像。这种显示器还可以像纸张一样装订成“书”，形成多页显示器。显示器的电源可以是太阳能电池，驱动电路可以由有机晶体管集成电路组成。其次，未来显示器应该由显示平面图像发展成显示立体图像。立体显示技术将是未来发展显示技术的一个很重要的方向。21世纪，有机半导体(微电子)集成电路工业将形成重要而庞大的电子工业。有机半导体技术可用于有机EL显示、柔性显示、纸张显示、I/O集成接口器件、携带型信息器件、分子集成电路和分子运算单元等。在最近的将来，I/O集成接口器件将是主要目标。可以说，有机半导体技术将是下一代显示器的技术基础。