顯示技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣泛 ， 其中廣播電視和計算機終端顯示是重要的應(yīng)用領(lǐng)域，近年來，通信技術(shù)的迅速發(fā)展，要求顯示器向多功能和數(shù)字化方向發(fā)展，即具備電視、計算機、 可視電話等為一體的多媒體、 數(shù)字化等特點。

多媒體終端顯示器在顯示性能方向應(yīng)具有大屏幕、高分辨率、高亮度、全色化等高性能。 另一方面信息技術(shù)多樣化、實時化的特點，導(dǎo)致便攜式終端顯示技術(shù)成為引人注目的發(fā)展領(lǐng)域， 便攜式終端顯示器應(yīng)具有重量輕，厚度薄、 能耗小、 工作電壓等特性。

正因如此各種顯示器件相繼出現(xiàn)如： 陰極射線管 （CR顯示液晶顯示（ LCD）、等離子體顯示板（ PDP）顯示、電致光顯示（ ELD）發(fā)光二極管（ L顯示、有機發(fā)光二極管（OLED）顯示、真空熒光管（VFD）顯示，場發(fā)射顯示（FED）

電子顯示器件可分為主動發(fā)光型和非主動發(fā)光型兩大類。前者是利用信息來調(diào)制各像素的發(fā)光亮度和顏色， 進行直接顯示，后者本身不發(fā)光，而是利用信息調(diào)制外光源而使其達到顯示目的。 顯示器件的分類有各種方式， 屏幕大小、 顯示內(nèi)容形狀 ；按顯示材料可分固體（晶體和非晶體）、液體、氣體、等離子體和液晶體顯示器。但是最常見的是按顯示原理分類，其主要有：陰極射線管（CRT）、顯示液晶顯示 （LCD）、等離子體顯示板（PDP）顯示、電致光顯示 （ELD）發(fā)光二極管（LED）顯示、有機發(fā)光二極管（ OLED）顯示、真空熒光管（VFD）顯示，場發(fā)射顯示（FED）。

前七種都為主動發(fā)光顯示，只有 LCD為非主動發(fā)光顯示，其他還有但市場很小。在20 世紀，圖像顯示器件中，陰極射線管（CRT）占了絕對統(tǒng)治地位，如電視機顯示器等絕大多數(shù)都采用 CRT。與此同時平板顯示器也在迅速的發(fā)展，出現(xiàn)許多平板顯示方案，如顯示液晶顯示（LCD）、等離子體顯示板（PDP）顯示、電致光顯示（ELD）發(fā)光二極管（LED）顯示、有機發(fā)光二極管（OLED）顯示、真空熒光管（VFD）顯示，場發(fā)射顯示（FED）等。其中液晶顯示器以其大幅度改善的質(zhì)量、持續(xù)下降的價格、低輻射量等優(yōu)勢在中小屏幕顯示中代替 CRT。而另一種適合大屏幕的顯示器件――等離子顯示器（PDP），也逐漸發(fā)展并且商品化。

本文將重點介紹當前應(yīng)用最廣泛，已經(jīng)生產(chǎn)體系的 CRT、LCD、OLED等，并簡述有發(fā)展?jié)摿Φ?PDP、ELD、LED、OLED、VFD、FED等。

一、幾種常見的顯示器介紹

1、陰極射線管（ CRT ）

CRT 是一種使用陰極射線管（ Cathode Ray Tube ）的顯示器，陰極射線管主要有五部分組成：電子槍（ Electron Gun ），偏轉(zhuǎn)線圈（ Deflection coils ），蔭罩（Shadow mask），熒光粉層 （Phosphor） 及玻璃外殼。它是應(yīng)用最廣泛的顯示器之一， CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、 響應(yīng)時間極短等 LCD顯示器難以超過的優(yōu)點。 按照不同的標準， CRT顯示器可劃分為不同的類型。
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?技術(shù)原理

CRT 顯示終端主要由電子槍 （Electron gun）、偏轉(zhuǎn)線圈 （Deflection coils ）、蔭罩（Shadow mask）、熒光粉層（ phosphor）和玻璃外殼五部分組成。簡單的理解， CRT顯示終端的工作原理就是當顯像管內(nèi)部的電子槍陰極發(fā)出的電子束， 經(jīng)強度控制、 聚焦和加速后變成細小的電子流， 再經(jīng)過偏轉(zhuǎn)線圈的作用向正確目標偏離， 穿越蔭罩的小孔或柵欄， 轟擊到熒光屏上的熒光粉。 這時熒光粉被啟動，就發(fā)出光線來。 R、G、B三色熒光點被按不同比例強度的電子流點亮，就會產(chǎn)生各種色彩。

電子槍（ Electron gun ）的工作原理是由燈絲加熱陰極，陰極發(fā)射電子，然后在加速極電場的作用下，經(jīng)聚焦極聚成很細的電子束，在陽極高壓作用下，獲得巨大的能量， 以極高的速度去轟擊熒光粉層。 這些電子束轟擊的目標就是熒光屏上的三原色。為此，電子槍發(fā)射的電子束不是一束，而是三束，它們分別受計算機顯卡 R、 G、 B 三個基色視頻信號電壓的控制， 去轟擊各自的熒光粉單元。受到高速電子束的激發(fā)， 這些熒光粉單元分別發(fā)出強弱不同的紅、 綠、藍三種光。從而混合產(chǎn)生不同色彩的像素，大量的不同色彩的像素可以組成一張漂亮的畫面，而不斷變換的畫面就成為可動的圖像。很顯然，像素越多，圖像越清晰、細膩，也就更逼真。

偏轉(zhuǎn)線圈（ Deflection coils） 的作用就是幫助電子槍發(fā)射的三支電子束，以非常非常快的速度對所有的像素進行掃描激發(fā)。 就可以使顯像管內(nèi)的電子束以一定的順序， 周期性地轟擊每個像素， 使每個像素都發(fā)光； 而且只要這個周期足夠短，也就是說對某個像素而言電子束的轟擊頻率足夠高， 我們就會看到一幅完整的圖像。有了掃描，就可以形成畫面。蔭罩（Shadow mask）的作用是保證三支電子束在掃描的過程中，準確擊中每一個像素。 蔭罩是厚度約為 0.15mm的薄金屬障板， 它上面有很多小孔或細槽，它們和同一組的熒光粉單元即像素相對應(yīng)。 三支電子束經(jīng)過小孔或細槽后只能擊中同一像素中的對應(yīng)熒光粉單元， 因此能夠保證彩色的純正和正確的會聚， 所以我們才可以看到清晰的圖像。

最后，場掃描的速度來決定畫面的連續(xù)感，場掃描越快，形成的單一圖像越多，畫面就越流暢。 而每秒鐘可以進行多少次場掃描通常是衡量畫面質(zhì)量的標準，我們通常用幀頻或場頻（單位為 Hz，赫茲）來表示，幀頻越大，圖像越有連續(xù)感。

3 CRT 顯示器的特點

CRT 技術(shù)展已有 100多年的歷史，這種技術(shù)具有顯示品質(zhì)好、 性能穩(wěn)定可靠、尋址方式簡單、制造成本低、價格便宜等特點。近幾年， CRT陰罩板、電子槍、熒光粉等均有很大改進， 玻殼扁平化及增強機械強度等方面也有進步， 改善了亮度、分辨率、屏幕平面化等問題。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和集成電路的廣泛應(yīng)用，促使信息產(chǎn)品向小型化、節(jié)能化、高密度化方向發(fā)展， CRT的不足也逐漸顯現(xiàn)出來。由于 CRT是電真空器件，存在著體積大、較笨重、電壓高、功耗大、輻射微量 X 射線等問題。雖然CRT的分辨率已達到高清晰度電視（ HDTV）的要求，但像素密度不高，一般僅為100dpi 左右，不能滿足印刷字符 170dpi 以上的要求。

? ? ? ?2、液晶顯示器（ LCD ）

LCD 具有低電壓、微功耗、平板化等特點，與 CMOS集成電路匹配，用電池作為電源，適合應(yīng)用于便攜式顯示。國際上 20 世紀 60 年代出現(xiàn) LCD模式， 70年代形成 TN LCD產(chǎn)業(yè)，主要應(yīng)用于電子手表、儀器儀表、計算器等顯示器件。

80 年代中期開發(fā)生產(chǎn)了 STN LCD產(chǎn)品，主要應(yīng)用于 BP機、移動電話、個人數(shù)碼助理（ PDA）、筆記本電腦等。 TN LCD和 STN LCD信息容量有限，不能用于視頻顯示。人們又開發(fā)了 TFT LCD技術(shù)，這是一種將液晶顯示技術(shù)與微電 ？ 術(shù)相結(jié)合的，顯示功能很強的技術(shù)。在現(xiàn)代顯示技術(shù)領(lǐng)域里， TFT LCD研究最活躍、論文最多、技術(shù)發(fā)展最快。
? ? ? ? 自 90 年代初形成 TFT LCD產(chǎn)業(yè)以來，由第一代生產(chǎn)線發(fā)展到現(xiàn)在的第四代生產(chǎn)線， 基板玻璃尺寸接近 1m2，分辨率由 CGA（320×320），VGA（640×480），SVGA（800×600），XGA（1024×768），SXGA（1280×1024）發(fā)展到 UXGA（1600×1200）（括號里的數(shù)字表示像素數(shù)） ，像素密度超過 200dpi ，在 12in （英寸）屏幕上就能顯示整版的報紙內(nèi)容。

技術(shù)原理

液晶是這樣一種有機化合物 ， 在常溫條件下，呈現(xiàn)出既有液體的流動性，又有晶體的光學(xué)各向異性，因而稱為“液晶” 。 在電場、磁場、溫度、應(yīng)力等外部條件的影響下，其分子容易發(fā)生再排列， 使液晶的各種光學(xué)性質(zhì)隨之發(fā)生變化，液晶這種各向異性及其分子排列易受外加電場、磁場的控制 。 正是利用這一液晶的物理基礎(chǔ) ， 即液晶的“電－光效應(yīng)” ， 實現(xiàn)光被電信號調(diào)制， 從而制成液晶顯示器件。 在不同電流電場作用下， 液晶分子會做規(guī)則旋轉(zhuǎn) 90 度排列，產(chǎn)生透光度的差別，如此在電源 ON/OFF下產(chǎn)生明暗的區(qū)別，依此原理控制每個像素，便可構(gòu)成所需圖像 。

液晶的物理特性是：當通電時導(dǎo)通，排列變的有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂， 阻止光線通過。 讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。 從技術(shù) 上 簡 單 地 說 ， 液晶 面 板 包 含 了 兩 片 相 當 精 致 的 無 鈉玻 璃 素 材 ， 稱 為Substrates ，中間夾著一層液晶。 當光束通過這層液晶時， 液晶本身會排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過。 大多數(shù)液晶都屬于有機復(fù)合物，由長棒狀的分子構(gòu)成。 在自然狀態(tài)下， 這些棒狀分子的長軸大致平行。 將液晶倒入一個經(jīng)精良加工的開槽平面， 液晶分子會順著槽排列， 所以假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。

對于筆記本電腦或者桌面型的 LCD顯示器需要采用的更加復(fù)雜的彩色顯示器而言，還要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層。通常，在彩色 LCD面板中，每一個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成，其中每一個單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍色的過濾器。 這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。
? ? ? ? LCD 顯示器的特點

LCD 克服了 CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點，但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。 CRT顯示可選擇一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以調(diào)整， 但 LCD屏只含有固定數(shù)量的液晶單元， 只能在全屏幕使用一種分辨率顯示 （ 每個單元就是一個像素 ） 。液晶在節(jié)能方面可謂優(yōu)勢明顯， 其輻射指標普遍比 CRT要低一些，由于其原理問題不會出現(xiàn)任何的幾何失真， 線性失真，這也是一大優(yōu)點， 液晶顯示器可視面積大， 較高精細的畫質(zhì)。 當然他也存在一些缺點：可視偏轉(zhuǎn)角度過小， 容易產(chǎn)生影像拖尾現(xiàn)象， 液晶顯示器的亮度和對比度不是很好，液晶“壞點”問題，壽命有限等。LCD產(chǎn)品制造涉及光學(xué)、半導(dǎo)體、電機、化工、材料等各項領(lǐng)域，上下游所需技術(shù)層面極廣， 所以少有單一廠商能從材料到成品全部都做， 因此各領(lǐng)域分工明顯，上游材料包括玻璃基板、 ITO 導(dǎo)電玻璃廠、偏光板、彩色濾光片、光源模塊、液晶、半導(dǎo)體制造工序所需光罩，液晶驅(qū)動 IC、印刷電路板（ PCB）等；中游則集合各材料， 制造 LCD面板，提供給下游應(yīng)用廠商使用， 由于下游應(yīng)用產(chǎn)品眾多，所需面板規(guī)格幾乎都不相同， 需根據(jù)產(chǎn)品切割面板尺寸， 因此 LCD面板較沒有規(guī)格產(chǎn)品；下游應(yīng)用產(chǎn)品種類眾多，從各式家電、消費性、信息、通信及工業(yè)產(chǎn)品，只要是需要顯示的器具，都需使用 LCD產(chǎn)品。

3、發(fā)光二極管顯示屏（ LED ）

LED 顯示屏（ LED panel ），是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。LED的技術(shù)進步是擴大市場需求及應(yīng)用的最大推動力。最初， LED只是作為微型指示燈，在計算機、音響和錄像機 ［1］ 等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的不斷進步， LED顯示器正在迅速崛起，逐漸擴展到證券行情股票機、數(shù)碼相機、 PDA以及手機領(lǐng)域。

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?原理結(jié)構(gòu)

通過發(fā)光二極管芯片的適當連接 （包括串聯(lián)和并聯(lián)） 和適當?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)。 可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點。 由這些發(fā)光段或發(fā)光點可以組成數(shù)碼管、 符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器， 而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 其中技術(shù)較為成熟的是 TFT 技術(shù)。筆記本液晶屏常用的是 TFT。TFT 屏幕是薄膜晶體管 ， 英文全稱（Thin Film Transistor）， 是有源矩陣類型液晶顯示器 ， 在其背部設(shè)置特殊光管 ，可以主動對屏幕上的各個獨立的像素進行控制 ， 這也是所謂的主動矩陣 TFT的來歷， 這樣可以大的提高反應(yīng)時間 ， 約為 80毫秒， 而 STN的為 200毫秒！ 也改善了 STN閃爍（ 水波紋 ） 模糊的現(xiàn)象 ， 有效的提高了播放動態(tài)畫面的能力 ， 和 STN相比，TFT有出色的色彩飽和度 ， 還原能力和更高的對比度 ， 太陽下依然看的非常清楚 ， 但是缺點是比較耗電 ， 而且成本也較高。 LED是由發(fā)光二極管組成的顯示屏。 LED的分辨率一般較低，價格也比較昂貴，因為集成度更高。

特點及應(yīng)用范圍

LED 顯示器集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動態(tài)范圍廣、亮度高、清晰度高、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊、色彩艷麗和工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，成為最具優(yōu)勢的新一代顯示媒體， LED顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。

4、有機發(fā)光二極管顯示屏（ OLED ）

OLED 顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性， 采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發(fā)光，而且 OLED顯示屏幕可視角度大，并且能夠顯著節(jié)省電能，從 2003 年開始這種顯示設(shè)備在 MP3播放器上得到了廣泛應(yīng)用， OLED屏幕具備了許多 LED不可比擬的優(yōu)勢，因此它也一直被業(yè)內(nèi)人士所看好。

以 OLED使用的有機發(fā)光材料來看，一是以染料及顏料為材料的小分子器件系統(tǒng)，另一則以共軛性高分子為材料的高分子器件系統(tǒng)。 同時由于有機電致發(fā)光器件具有發(fā)光二極管整流與發(fā)光的特性， 因此小分子有機電致發(fā)光器件亦被稱為OLED（Organic Light Emitting Diode） ，高分子有機電致發(fā)光器件則被稱為 PLED（Polymer Light-emitting Diode） 。小分子及高分子 OLED在材料特性上可說是各有千秋，但以現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展來看，如作為監(jiān)視器的信賴性上，及電氣特性、生產(chǎn)安定性上來看， 小分子 OLED處于領(lǐng)先地位， 當前投入量產(chǎn)的 OLED組件，全是使用小分子有機發(fā)光材料。

結(jié)構(gòu)及其工藝

OLED的基本結(jié)構(gòu)是由一薄而透明具半導(dǎo)體特性之銦錫氧化物 （ITO） ，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(jié)構(gòu)。 整個結(jié)構(gòu)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(yīng)至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結(jié)合， 產(chǎn)生光亮，依其配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍 RGB三原色，構(gòu)成基本色彩。 OLED的特性是自己發(fā)光，不像 TFT LCD需要背光，因此可視度和亮度均高， 其次是電壓需求低且省電效率高， 加上反應(yīng)快、重量輕、厚度薄，構(gòu)造簡單，成本低等，被視為 21 世紀最具前途的產(chǎn)品之一。

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(qū)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(dǎo)中相遇、結(jié)合，即形成所謂的電子 - 空穴復(fù)合（ Electron-Hole Capture ）。而當化學(xué)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）。當電子的狀態(tài)位置由激態(tài)高能階回到穩(wěn)態(tài)低能階時，其能量將分別以光子（Light Emission ）或熱能（ Heat Dissipation ）的方式放出，其中光子的部分可被利用當做顯示功能；然有機熒光材料在室溫下并無法觀測到三重態(tài)的磷光，故 PM-OLED元件發(fā)光效率之理論極限值僅 25%。

PM-OLED發(fā)光原理是利用材料能階差，將釋放出來的能量轉(zhuǎn)換成光子，所以我們可以選擇適當?shù)牟牧袭斪霭l(fā)光層或是在發(fā)光層中摻雜染料以得到我們所需要的發(fā)光顏色。此外，一般電子與電洞的結(jié)合反應(yīng)均在數(shù)十納秒（ ns）內(nèi)，故PM-OLED的應(yīng)答速度非?？?。
5：PM-OLED的典型結(jié)構(gòu)。典型的 PM-OLED由玻璃基板、 ITO（indium tinoxide ；銦錫氧化物）陽極（ Anode）、有機發(fā)光層（ Emitting Material Layer ）與陰極（ Cathode）等所組成，其中，薄而透明的 ITO 陽極與金屬陰極如同三明治般地將有機發(fā)光層包夾其中， 當電壓注入陽極的空穴 （Hole）與陰極來的電子（Electron ）在有機發(fā)光層結(jié)合時，激發(fā)有機材料而發(fā)光。而發(fā)光效率較佳、普遍被使用的多層 PM-OLED結(jié)構(gòu)，除玻璃基板、陰陽電極與有機發(fā)光層外，尚需制作空穴注入層（ Hole Inject Layer ；HIL）、空穴傳輸層（Hole Transport Layer ；HTL）、電子傳輸層（ Electron Transport Layer ；ETL）與電子注入層（ Electron Inject Layer ；EIL）等結(jié)構(gòu)，且各傳輸層與電極之間需設(shè)置絕緣層，因此熱蒸鍍（ Evaporate ）加工難度相對提高，制作過程亦變得復(fù)雜。

由于有機材料及金屬對氧氣及水氣相當敏感，制作完成後，需經(jīng)過封裝保護處理。 PM-OLED雖需由數(shù)層有機薄膜組成，然有機薄膜層厚度約僅 1，000 ～1，500A°（0.10～0.15 um），整個顯示板 （Panel）在封裝加干燥劑 （Desiccant ）後總厚度不及 200um（0.2mm），具輕薄之優(yōu)勢。以上為光電顯示技術(shù)基本簡介。