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文檔簡介

1、用心良苦 /蘇州 2010.11.2顯示器種類及發(fā)展史顯示器的概述CRT顯示器介紹LCD顯示器介紹PDP顯示器介紹OLED顯示器介紹顯示器的發(fā)展史Agenda:顯示器的概述什么是顯示器?顯示器(英文:Screen、Monitor),也稱顯示屏、屏幕、螢光幕,是用于顯示圖像及色彩的電器。顯示器的性能一般由以下性能指標決定:屏幕尺寸 (一般采用英寸) 可視面積 實際面積 縱橫比(水平:垂直,較常見為4:3,16:9和16:10) 分辨率 (點/平方英寸;dpi,一般為72-96dpi) 點距 (毫米;通常為0.18-0.25mm) 刷新率 (赫茲;Hz,只適用于CRT顯示器。一般為60-120Hz

2、,視乎采用的分辨率。) 亮度 (流明;Lux) 對比度:最高亮度比最低亮度,一般為300:1-10,000:1 能耗(瓦特;W):顯示器進入待機狀態(tài)下的能耗較小。 反應時間(毫秒;ms):一個像素從活動(黑)到靜止(白)狀態(tài),再返回到活動狀態(tài)所用的時間。數值越小越好。 可視角度:在縱橫方向可以看到圖像的最大角度。 CRT顯示器介紹CRT顯示器介紹CRT顯示器介紹CRT顯示器優(yōu)缺點介紹優(yōu)點高對比度 高響應速度 大尺寸 使用壽命長 色域寬、顏色響應準確,非常適合出版、繪圖等應用。缺點體積大、重量大 某些CRT存在幾何畸變現(xiàn)象 功耗較大 運作時會釋出少量X射線,有輻射。 長時間使用令人眼部不適,容易

3、造成近視 含有鉛,丟棄后會嚴重污染環(huán)境 易受外來磁場干擾而出現(xiàn)色斑 假如長時間顯示同一畫面,該畫面會永久以殘影形式留在畫面。LCD顯示器介紹液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)就是利用液晶的電光效應的特點制成的顯示器件。 目前,液晶顯示器可分為扭曲向列型(Twisted Nematic,TN)、超強扭曲向列型(Super Twisted Nematic,STN)和彩色薄膜型(Thin Film Transistors,TFT)三種。液晶顯示器的顯像原理將液晶置于兩片導電玻璃之間,靠兩個電極間電場的驅動,引起液晶分子扭曲向列的電場效應,以控制光源透射或遮蔽,在電源開

4、關之間產生明暗而將影像顯示出來,若加上彩色濾光片,則可顯示彩色影像。LCD顯示器分類1. TN-LCDLCD顯示器分類2. STN-LCD特點:1.結構與TN型;2.扭曲角度在180-270度之間;3.工作原理和TN不同,利用雙折射效應; LCD顯示器分類 3. HTN-LCD 特點: 1.結構與TN型、STN型相似; 2.扭曲角度在100-200度之間; 3.性能也介于TN型和STN型之間; LCD顯示器分類4. FSTN-LCD 特點: 1.結構與STN型相同; 2.增加補償膜或延遲膜克服STN型有背景色而實現(xiàn)黑白顯示;LCD顯示器分類5. TFT-LCDLCD顯示器結構與原理介紹上圖為L

5、CD的結構圖下圖為光透過液晶的示意圖在不加電壓下,光線會沿著液晶分子的間隙前進而轉折90度,所以光可通過。但加入電壓後,光順著液晶分子的間隙直線前進,因此光被濾光板所阻隔。LCD顯示器的優(yōu)缺點介紹優(yōu)點:LCD與CRT相比擬有工作電壓低、功耗小,用電比傳統(tǒng)CRT顯示器的耗電量少70%,散熱小、沒有絲毫輻射、對人體健康無損害、完全平面、能精確還原圖像、無失真、可視面積大、款式新穎多樣、能大量節(jié)省空間、抗干擾能力強、顯示字符銳利、畫面穩(wěn)定不閃爍、屏幕調節(jié)方便。 缺點:顯示色域不夠寬,顏色重現(xiàn)不夠逼真 早期產品可視角度不夠廣 響應速度偏低,玩游戲或播放影片時或出現(xiàn)殘影 假如長時間顯示同一畫面,該畫面會

6、永久以殘影形式留在畫面。 長時間使用可能會產生了亮點、暗點、壞點 長時間使用壽命不及CRT PDP顯示器介紹PDP的結構及原理圖PDP顯示器介紹 (a)對向放電型AC-PDP (b) 表面放電型AC-PDP 基本結構和工作原理PDP的顯示原理PDP采用等離子管作為發(fā)光元件,顯示屏中有大量等離子管,每一個等離子管對應一個像素,等離子管之間由100200um的玻璃基板相隔,四周經氣密性封裝,形成放電小室,其中充有Ne-Xe 或He-Xe混合惰性氣體作為工作媒質,在兩塊玻璃基板的內側涂有金屬氧化物導電薄膜作為激勵電極,當在等離子管電極間加足夠的電壓后,混合惰性氣體會產生等離子體放電(也叫雪崩/電漿效

7、應),隨著放電的進行,電子被加速,加速的電子碰撞Xe原子,Xe被激發(fā)至更高能級,形成不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)Xe,這種激發(fā)態(tài)最終躍遷至Xe的基態(tài),產生波長為147nm的真空紫外光,紫外光激勵紅、綠、藍三基色磷光體熒光粉發(fā)出可見光,當各彩色單元實現(xiàn)灰度控制后再進行混色,便實現(xiàn)了彩色圖像的顯示。電離雪崩效應:受某些因素影響,氣體內部會存在少量電子,電子在極間電場作用下加速,在達到一定動能時會碰撞Xe原子,使Xe電離,導致自由電子增加,如此,形成電離雪崩效應。在Xe氣體中加入少量Ne氣體是利用氣體之間的電離反應來提高混合氣體的電離截面,以加速電離雪崩。也就是說,PDP是一種利用氣體放電激發(fā)熒光粉發(fā)光的顯示裝置

8、,其發(fā)光過程由氣體的電離放電和熒光粉發(fā)光兩部分組成(類似于日光燈的發(fā)光原理)。PDP顯示器介紹三電極表面放電型AC-PDPPDP顯示器介紹PDP顯示屏放電單元PDP(Plasma Display Panel)的發(fā)展簡史1964年,美國伊利諾大學的D.L.Bitzer和H.G.Slottow教授發(fā)明了交流型PDP(AC-PDP)。70年代初,美國實現(xiàn)了10英寸(分辨率512512)單色AC-PDP的量產。70年代末,日本富士通公司和美國IBM公司分別開發(fā)了有氧化鎂保護層的第二代單色AC-PDP,使用壽命達1萬小時。20世紀80年代初,IBM公司采用集成驅動和標準接口技術開發(fā)出第三代單色AC-PD

9、P,使用壽命突破10萬小時。之后,PDP向大顯示容量和和高分辨率方向發(fā)展。1986年,美國研發(fā)出1.5米(分辨率20482048)單色AC-PDP。80年代后期,相繼推出了低功耗、低成本、256級灰度顯示的第四代單色AC-PDP。20世紀70年代中期,彩色AC-PDP進入研發(fā)階段。90年代初,彩色PDP的亮度、壽命、驅動等關鍵技術獲得突破。1993年,日本富士通公司首次進行21英寸(分辨率640480)彩色AC-PDP的批量生產,揭開了彩色PDP通向規(guī)模生產的序幕。1994年,日本三菱公司開始20英寸(分辨率852480)彩色AC-PDP的量產,首次使真正的16:9寬屏幕壁掛電視進入實用化。1

10、997年,三菱、先鋒、NEC、Philips等公司開始對40英寸和42英寸彩色AC-PDP進行量產。1968年,荷蘭人發(fā)明了直流型PDP(DC-PDP)。70年代初,美國人發(fā)明了自掃描(SelfScan)DC-PDP,但由于工藝復雜等而未能批量生產。80年代初,松下公司利用全絲網印刷技術研發(fā)出結構簡單的DC-PDP,并率先量產。80年代中期,各公司開發(fā)出全集成化和標準接口的第二代單色DC-PDP。1986年,10英寸(分辨率為640480)單色DC-PDP在世界上第一臺便攜式計算機上采用,此時單色DC-PDP幾乎占據了所有便攜式計算機市場,年產量達100萬塊。80年代后期,日本開發(fā)出超薄、輕量

11、化的第三代單色DC-PDP。90年代初,日本又開發(fā)出無需充電汞的第四代DC-PDP。80年代初,彩色DC-PDP進入研發(fā)階段。80 年代末,日本NHK公司發(fā)明了脈沖存儲式DC-PDP 技術。90年代初,DC-PDP彩色化關鍵技術獲得突破。1993年,NHK開發(fā)出40英寸彩色DC-PDP。1994年,松下率先實現(xiàn)字符式多色DC-PDP的量產,1995年,又實現(xiàn)26寸彩色DC-PDP的量產PDP的優(yōu)缺點:1.超大屏幕:傳統(tǒng)電視的屏幕最大尺寸只能做到40英寸,而PDP屏幕可以做到80英寸以上;2.超寬視角:PDP的視角超過160度,因此可以容納更多人同時觀看;3.純平面無失真:PDP完全是純平面顯示

12、,且各個發(fā)光單元的結構都相同,因此不會出現(xiàn)顯像管電視常見的梯形失真、線性失真和枕形失真等幾何失真現(xiàn)象;4.不受電磁干擾:由于PDP本身沒有電磁結構,因此不會受電磁的干擾,喇叭、高壓電、甚至磁場都不會對其產生任何干擾,這樣就能夠獲得更穩(wěn)定的畫質;5.亮度均勻:傳統(tǒng)CRT電視有熱暈問題(畫面正中與四角的亮度不均勻),而PDP的各像素都可獨立發(fā)光,且非常均勻,沒有亮區(qū)和暗區(qū),不存在熱暈問題;6.綠色環(huán)保:PDP是通過等離子體放電(不是通過掃描)形成圖像的,因此畫面無大面積閃爍(還無電磁輻射),人們長時間觀看不會受到傷害,屬綠色環(huán)保產品;7.圖像清晰、彩色鮮艷:PDP有較高的亮度(顯示的畫面更清晰、鮮

13、艷)和對比度(圖像就會越清晰)8.全數碼顯示:支持數碼視頻接口(DVI),無需數模轉換即可顯示數字圖像信號,這樣可以減少轉換帶來的失真9.經久耐用:世界各等離子顯示屏廠家均以10萬小時使用壽命為目標開發(fā)顯示屏,通常估計,其實際壽命約在6萬小時左右,按每天觀看6小時計算,PDP的使用壽命在30年以上。OLED顯示器介紹 OLED是自發(fā)光顯示的半導體,具有柔軟、透明、畫質清晰、節(jié)能環(huán)保等特點,被視為是下一代最具潛力的新型平面顯示技術。未來OLED將應用將以手機背光、車用、電視、照明為主要應用領域,OLED照明更備受期待。 OLED主要可分成主動式有機發(fā)光顯示(AMOLED)和被動式有機發(fā)光顯示(P

14、MOLED)。OLED結構簡單,生產流程相對環(huán)保。相較于TFT-LCD,OLED具有回應速度快、高亮度、高對比度、超輕超薄、低功耗、無視角限制、工作溫度范圍廣、具良好抗震性能、可柔軟顯示等優(yōu)勢,能解決液晶顯示畫面拖尾以及耐低溫性能較差等問題。根據DisplaySearch預估,到2016年OLED的整體產值將達62億美元規(guī)模。 OLED最早的實際應用是出現(xiàn)在汽車電子領域,目前應用主要是以手機、MP3、工控儀表等中小尺寸領域為主。這是因為目前OLED成本過高,是一般LCD的1.5倍,同時在良率、成本、使用壽命上也尚未符合市場要求,還沒進入大規(guī)模量產階段,因此OLED面板的應用范圍,仍侷限于高階手

15、機或MP3等小尺寸顯示應用。現(xiàn)在8090的OLED產品被應用在手機背光顯示領域。OLED顯示器介紹 OLED其中又以尤其以AMOLED更備受矚目,因為其可以消耗更少的電力。加上高階智慧型手機出貨不斷增加,對AMOLED面板的需求也跟著提高。目前AMOLED大廠主要包括Samsung Mobile Display(SMD),去年第三季以73.1%市占率遙遙領先;臺灣錸寶科技(RiTdisplay)以12.1%市占率居次,Pioneer則以5.8分居第三。 另一方面,OLED在車載資通訊(Telematics)領域則有明顯成長,幾家主要車廠都開始陸續(xù)采用PMOLED面板,包括Mercedes Be

16、nz和Lexus等。從中小尺寸面板應用開始,OLED逐漸進入TV和照明應用領域。像是LG Display、Sony、Sharp的AMOLED TV也開始在市場上亮相。不僅如此,OLED照明應用更備受矚目,Sharp、Toshiba、Mitsubishi electric、Osram、NEC-Lighting、Panasonic、Hitachi-Lighting也在去年陸續(xù)推出具價格競爭力的OLED電燈產品。OLED照明正成為另一波重要的發(fā)展趨勢。 目前TFT-LCD在成本及量產成熟度上,都已具備非常巨大且影響深刻的產業(yè)規(guī)模,在面板顯示技術上佔有絕對主導地位。因此至少在5年內,LCD顯示技術并不

17、會受到OLED技術的明顯威脅,但OLED的發(fā)展前景,絕對值得高度期待。OLED的優(yōu)勢與LCD技術相比,OLED的優(yōu)點是:第一,OLED可以自身發(fā)光,而LCD則不能。所以OLED比LCD要亮得多,另外OLED對比度更大,色彩效果更加豐富;第二,LCD需要背景燈光點亮,而OLED在需要點亮的單元才加電,并且電壓很低,因此更加節(jié)能;第三,OLED所需材料很少,制造工藝簡單,量產時的成本要比LCD節(jié)省20%;第四,OLED沒有視角范圍的限制,可視角度一般可達到160度,重量也比LCD輕得多。同時OLED還可彎曲,應用范圍極廣OLED結構圖OLED的基本結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物(ITO

18、),與電力之正極相連,再加上另一個金屬陰極,包成如三明治的結構。整個結構層中包括了:空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當電力供應至適當電壓時,正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結合,產生光亮,依其配方不同產生紅、綠和藍RGB三原色,構成基本色彩。OLED發(fā)光原理有機發(fā)光二極體的發(fā)光原理和無機發(fā)光二極體相似。當元件受到直流電(Direct Current;DC)所衍生的順向偏壓時,外加之電壓能量將驅動電子(Electron)與空穴(Hole)分別由陰極與陽極注入元件,當兩者在傳導中相遇、結合,即形成所謂的電子-空穴復合(Electron-Hole Capture)。而當化

19、學分子受到外來能量激發(fā)後,若電子自旋(Electron Spin)和基態(tài)電子成對,則為單重態(tài)(Singlet),其所釋放的光為所謂的熒光(Fluorescence);反之,若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對且平行,則稱為三重態(tài)(Triplet),其所釋放的光為所謂的磷光(Phosphorescence)。 OLED的分類OLED技術優(yōu)勢目前,LCD是小型設備顯示器的首選,而大屏幕電視采用LCD的情況也很普遍。常規(guī)LED可以用來構成電子表和其他電子設備上的數字。OLED則具備很多LCD與LED所不具備的優(yōu)勢:相較于LED或LCD的晶體層,OLED的有機塑料層更薄、更輕而且更富于柔韌性。OLED的發(fā)

20、光層比較輕,因此它的基層可使用富于柔韌性的材料,而不會使用剛性材料。OLED基層為塑料材質,而LED和LCD則使用玻璃基層。OLED比LED更亮。OLED有機層要比LED中與之對應的無機晶體層薄很多,因而OLED的導電層和發(fā)射層可以采用多層結構。此外,LED和LCD需要用玻璃作為支撐物,而玻璃會吸收一部分光線。OLED則無需使用玻璃。OLED并不需要采用LCD中的逆光系統(tǒng),LCD工作時會選擇性地阻擋某些逆光區(qū)域,從而讓圖像顯現(xiàn)出來,而OLED則是靠自身發(fā)光。因為OLED不需逆光系統(tǒng),所以它們的耗電量小于LCD(LCD所耗電量中的大部分用于逆光系統(tǒng))。這一點對于靠電池供電的設備(例如移動電話)來

21、說,尤其重要。OLED制造起來更加容易,還可制成較大的尺寸。OLED為塑膠材質,因此可以將其制作成大面積薄片狀。而想要使用如此之多的晶體并把它們鋪平,則要困難得多。OLED的視野范圍很廣,可達170度左右。而LCD工作時要阻擋光線,因而在某些角度上存在天然的觀測障礙。OLED自身能夠發(fā)光,所以視域范圍也要寬很多。OLED的問題OLED似乎是一項完美無缺的技術,適合各類的顯示器,但它也存在一些問題:壽命:盡管紅色和綠色的OLED薄膜壽命較長(10000-40000小時),但根據目前的技術水準,藍色有機物的壽命要短的多(僅有約1000小時)。制造:OLED的造價目前還比較高。水:OLED如果遇水,很容易就會損毀。未來顯示技術 目前顯示器市場主要以液晶顯示(LCD)技術為主流,但是LCD產品具有在不同視角下色彩失真、低溫下工作異常以及需要背光等缺點使得人們繼續(xù)尋求更好的顯示技術,那么,未來的顯示技術是什么樣的呢? Electrolumine

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