顯示器種類及發(fā)展史課件

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(biāo)決定：屏幕尺寸(一般采用英寸)可視面積實(shí)際面積縱橫比(水平：垂直，較常見(jiàn)為4:3，16:9和16:10)分辨率(點(diǎn)/平方英寸；dpi，一般為72-96dpi)點(diǎn)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，視乎采用的分辨率。)亮度(流明；Lux)對(duì)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(jìn)入待機(jī)狀態(tài)下的能耗較小。反應(yīng)時(shí)間（毫秒；ms）：一個(gè)像素從活動(dòng)（黑）到靜止（白）狀態(tài)，再返回到活動(dòng)狀態(tài)所用的時(shí)間。數(shù)值越小越好?？梢暯嵌龋涸诳v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顯示器優(yōu)缺點(diǎn)介紹優(yōu)點(diǎn)高對(duì)比度高響應(yīng)速度大尺寸使用壽命長(zhǎng)色域?qū)?、顏色響?yīng)準(zhǔn)確，非常適合出版、繪圖等應(yīng)用。缺點(diǎn)體積大、重量大某些CRT存在幾何畸變現(xiàn)象功耗較大運(yùn)作時(shí)會(huì)釋出少量X射線，有輻射。長(zhǎng)時(shí)間使用令人眼部不適，容易造成近視含有鉛，丟棄后會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境易受外來(lái)磁場(chǎng)干擾而出現(xiàn)色斑假如長(zhǎng)時(shí)間顯示同一畫面，該畫面會(huì)永久以殘影形式留在畫面。LCD顯示器分類1.TN-LCDLCD顯示器分類2.STN-LCD特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)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(yīng)；LCD顯示器分類

3.HTN-LCD特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)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5.TFT-LCDLCD顯示器結(jié)構(gòu)與原理介紹上圖為L(zhǎng)CD的結(jié)構(gòu)圖下圖為光透過(guò)液晶的示意圖在不加電壓下，光線會(huì)沿著液晶分子的間隙前進(jìn)而轉(zhuǎn)折90度，所以光可通過(guò)。但加入電壓後，光順著液晶分子的間隙直線前進(jìn)，因此光被濾光板所阻隔。LCD顯示器的優(yōu)缺點(diǎn)介紹優(yōu)點(diǎn)：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(méi)有絲毫輻射、對(duì)人體健康無(wú)損害、完全平面、能精確還原圖像、無(wú)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(qiáng)、顯示字符銳利、畫面穩(wěn)定不閃爍、屏幕調(diào)節(jié)方便。

缺點(diǎn)：顯示色域不夠?qū)?，顏色重現(xiàn)不夠逼真早期產(chǎn)品可視角度不夠廣響應(yīng)速度偏低，玩游戲或播放影片時(shí)或出現(xiàn)殘影假如長(zhǎng)時(shí)間顯示同一畫面，該畫面會(huì)永久以殘影形式留在畫面。長(zhǎng)時(shí)間使用可能會(huì)產(chǎn)生了亮點(diǎn)、暗點(diǎn)、壞點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間使用壽命不及CRTPDP顯示器介紹(a)對(duì)向放電型AC-PDP(b)表面放電型AC-PDP

基本結(jié)構(gòu)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(gè)等離子管對(duì)應(yīng)一個(gè)像素，等離子管之間由100～200um的玻璃基板相隔，四周經(jīng)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(zhì)，在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作為激勵(lì)電極，當(dāng)在等離子管電極間加足夠的電壓后，混合惰性氣體會(huì)產(chǎn)生等離子體放電（也叫雪崩/電漿效應(yīng)）,隨著放電的進(jìn)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(jí)，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(chǎn)生波長(zhǎng)為147nm的真空紫外光，紫外光激勵(lì)紅、綠、藍(lán)三基色磷光體熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光，當(dāng)各彩色單元實(shí)現(xiàn)灰度控制后再進(jìn)行混色，便實(shí)現(xiàn)了彩色圖像的顯示。電離雪崩效應(yīng)：受某些因素影響，氣體內(nèi)部會(huì)存在少量電子，電子在極間電場(chǎng)作用下加速，在達(dá)到一定動(dòng)能時(shí)會(huì)碰撞Xe原子，使Xe電離，導(dǎo)致自由電子增加，如此，形成電離雪崩效應(yīng)。在Xe氣體中加入少量Ne氣體是利用氣體之間的電離反應(yīng)來(lái)提高混合氣體的電離截面，以加速電離雪崩。也就是說(shuō)，PDP是一種利用氣體放電激發(fā)熒光粉發(fā)光的顯示裝置，其發(fā)光過(guò)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（PlasmaDisplayPanel）的發(fā)展簡(jiǎn)史1964年，美國(guó)伊利諾大學(xué)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(guó)實(shí)現(xiàn)了10英寸（分辨率512×512）單色AC-PDP的量產(chǎn)。70年代末，日本富士通公司和美國(guó)IBM公司分別開(kāi)發(fā)了有氧化鎂保護(hù)層的第二代單色AC-PDP，使用壽命達(dá)1萬(wàn)小時(shí)。20世紀(jì)80年代初，IBM公司采用集成驅(qū)動(dòng)和標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)開(kāi)發(fā)出第三代單色AC-PDP，使用壽命突破10萬(wàn)小時(shí)。之后，PDP向大顯示容量和和高分辨率方向發(fā)展。1986年，美國(guó)研發(fā)出1.5米（分辨率2048×2048）單色AC-PDP。80年代后期，相繼推出了低功耗、低成本、256級(jí)灰度顯示的第四代單色AC-PDP。20世紀(jì)70年代中期，彩色AC-PDP進(jìn)入研發(fā)階段。90年代初，彩色PDP的亮度、壽命、驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵技術(shù)獲得突破。1993年，日本富士通公司首次進(jìn)行21英寸（分辨率640×480）彩色AC-PDP的批量生產(chǎn)，揭開(kāi)了彩色PDP通向規(guī)模生產(chǎn)的序幕。1994年，日本三菱公司開(kāi)始20英寸（分辨率852×480）彩色AC-PDP的量產(chǎn)，首次使真正的16：9寬屏幕壁掛電視進(jìn)入實(shí)用化。1997年，三菱、先鋒、NEC、Philips等公司開(kāi)始對(duì)40英寸和42英寸彩色AC-PDP進(jìn)行量產(chǎn)。1968年，荷蘭人發(fā)明了直流型PDP（DC-PDP）。70年代初，美國(guó)人發(fā)明了自掃描（SelfScan）DC-PDP，但由于工藝復(fù)雜等而未能批量生產(chǎn)。80年代初，松下公司利用全絲網(wǎng)印刷技術(shù)研發(fā)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的DC-PDP，并率先量產(chǎn)。80年代中期，各公司開(kāi)發(fā)出全集成化和標(biāo)準(zhǔn)接口的第二代單色DC-PDP。1986年，10英寸（分辨率為640×480）單色DC-PDP在世界上第一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)上采用，此時(shí)單色DC-PDP幾乎占據(jù)了所有便攜式計(jì)算機(jī)市場(chǎng)，年產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)塊。80年代后期，日本開(kāi)發(fā)出超薄、輕量化的第三代單色DC-PDP。90年代初，日本又開(kāi)發(fā)出無(wú)需充電汞的第四代DC-PDP。80年代初，彩色DC-PDP進(jìn)入研發(fā)階段。80年代末，日本NHK公司發(fā)明了脈沖存儲(chǔ)式DC-PDP技術(shù)。90年代初，DC-PDP彩色化關(guān)鍵技術(shù)獲得突破。1993年，NHK開(kāi)發(fā)出40英寸彩色DC-PDP。1994年，松下率先實(shí)現(xiàn)字符式多色DC-PDP的量產(chǎn)，1995年，又實(shí)現(xiàn)26寸彩色DC-PDP的量產(chǎn)PDP的優(yōu)缺點(diǎn)：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(guò)160度，因此可以容納更多人同時(shí)觀看；3.純平面無(wú)失真：PDP完全是純平面顯示，且各個(gè)發(fā)光單元的結(jié)構(gòu)都相同，因此不會(huì)出現(xiàn)顯像管電視常見(jiàn)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(méi)有電磁結(jié)構(gòu)，因此不會(huì)受電磁的干擾，喇叭、高壓電、甚至磁場(chǎng)都不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何干擾，這樣就能夠獲得更穩(wěn)定的畫質(zhì)；5.亮度均勻：傳統(tǒng)CRT電視有熱暈問(wèn)題（畫面正中與四角的亮度不均勻），而PDP的各像素都可獨(dú)立發(fā)光，且非常均勻，沒(méi)有亮區(qū)和暗區(qū)，不存在熱暈問(wèn)題；6.綠色環(huán)保：PDP是通過(guò)等離子體放電（不是通過(guò)掃描）形成圖像的，因此畫面無(wú)大面積閃爍（還無(wú)電磁輻射），人們長(zhǎng)時(shí)間觀看不會(huì)受到傷害，屬綠色環(huán)保產(chǎn)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、鮮艷）和對(duì)比度（圖像就會(huì)越清晰）8.全數(shù)碼顯示：支持?jǐn)?shù)碼視頻接口（DVI），無(wú)需數(shù)模轉(zhuǎn)換即可顯示數(shù)字圖像信號(hào)，這樣可以減少轉(zhuǎn)換帶來(lái)的失真9.經(jīng)久耐用：世界各等離子顯示屏廠家均以10萬(wàn)小時(shí)使用壽命為目標(biāo)開(kāi)發(fā)顯示屏，通常估計(jì)，其實(shí)際壽命約在6萬(wàn)小時(shí)左右，按每天觀看6小時(shí)計(jì)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(dǎo)體，具有柔軟、透明、畫質(zhì)清晰、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，被視為是下一代最具潛力的新型平面顯示技術(shù)。未來(lái)OLED將應(yīng)用將以手機(jī)背光、車用、電視、照明為主要應(yīng)用領(lǐng)域，OLED照明更備受期待。OLED主要可分成主動(dòng)式有機(jī)發(fā)光顯示（AMOLED）和被動(dòng)式有機(jī)發(fā)光顯示（PMOLED）。OLED結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)流程相對(duì)環(huán)保。相較于TFT-LCD，OLED具有回應(yīng)速度快、高亮度、高對(duì)比度、超輕超薄、低功耗、無(wú)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(shì)，能解決液晶顯示畫面拖尾以及耐低溫性能較差等問(wèn)題。根據(jù)DisplaySearch預(yù)估，到2016年OLED的整體產(chǎn)值將達(dá)62億美元規(guī)模。OLED最早的實(shí)際應(yīng)用是出現(xiàn)在汽車電子領(lǐng)域，目前應(yīng)用主要是以手機(jī)、MP3、工控儀表等中小尺寸領(lǐng)域?yàn)橹?。這是因?yàn)槟壳癘LED成本過(guò)高，是一般LCD的1.5倍，同時(shí)在良率、成本、使用壽命上也尚未符合市場(chǎng)要求，還沒(méi)進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段，因此OLED面板的應(yīng)用范圍，仍侷限于高階手機(jī)或MP3等小尺寸顯示應(yīng)用?，F(xiàn)在80％~90％的OLED產(chǎn)品被應(yīng)用在手機(jī)背光顯示領(lǐng)域。OLED的優(yōu)勢(shì)與LCD技術(shù)相比，OLED的優(yōu)點(diǎn)是：第一，OLED可以自身發(fā)光，而LCD則不能。所以O(shè)LED比LCD要亮得多，另外OLED對(duì)比度更大，色彩效果更加豐富；第二，LCD需要背景燈光點(diǎn)亮，而OLED在需要點(diǎn)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(jiǎn)單，量產(chǎn)時(shí)的成本要比LCD節(jié)省20%；第四，OLED沒(méi)有視角范圍的限制，可視角度一般可達(dá)到160度，重量也比LCD輕得多。同時(shí)OLED還可彎曲，應(yīng)用范圍極廣OLED結(jié)構(gòu)圖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(gè)金屬陰極，包成如三明治的結(jié)構(gòu)。整個(gè)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(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時(shí)，正極空穴與陰極電荷就會(huì)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(lán)RGB三原色，構(gòu)成基本色彩。OLED發(fā)光原理有機(jī)發(fā)光二極體的發(fā)光原理和無(wú)機(jī)發(fā)光二極體相似。當(dāng)元件受到直流電（DirectCurrent；DC）所衍生的順向偏壓時(shí)，外加之電壓能量將驅(qū)動(dòng)電子（Electron）與空穴（Hole）分別由陰極與陽(yáng)極注入元件，當(dāng)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-HoleCapture）。而當(dāng)化學(xué)分子受到外來(lái)能量激發(fā)後，若電子自旋（ElectronSpin）和基態(tài)電子成對(duì)，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(duì)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技術(shù)優(yōu)勢(shì)目前，LCD是小型設(shè)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(lái)構(gòu)成電子表和其他電子設(shè)備上的數(shù)字。OLED則具備很多LCD與LED所不具備的優(yōu)勢(shì)：相較于LED或LCD的晶體層，OLED的有機(jī)塑料層更薄、更輕而且更富于柔韌性。OLED的發(fā)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(huì)使用剛性材料。OLED基層為塑料材質(zhì)，而LED和LCD則使用玻璃基層。OLED比LED更亮。OLED有機(jī)層要比LED中與之對(duì)應(yīng)的無(wú)機(jī)晶體層薄很多，因而OLED的導(dǎo)電層和發(fā)射層可以采用多層結(jié)構(gòu)。此外，LED和LCD需要用玻璃作為支撐物，而玻璃會(huì)吸收一部分光線。OLED則無(wú)需使用玻璃。OLED并不需要采用LCD中的逆光系統(tǒng)，LCD工作時(shí)會(huì)選擇性地阻擋某些逆光區(qū)域，從而讓圖像顯現(xiàn)出來(lái)，而OLED則是靠自身發(fā)光。因?yàn)镺LED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(diǎn)對(duì)于靠電池供電的設(shè)備（例如移動(dòng)電話）來(lái)說(shuō)，尤其重要。OLED制造起來(lái)更加容易，還可制成較大的尺寸。OLED為塑膠材質(zhì)，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(dá)170度左右。而LCD工作時(shí)要阻擋光線，因而在某些角度上存在天然的觀測(cè)障礙。OLED自身能夠發(fā)光，所以視域范圍也要寬很多。OLED的問(wèn)題OLED似乎是一項(xiàng)完美無(wú)缺的技術(shù)，適合各類的顯示器，但它也存在一些問(wèn)題：壽命：盡管紅色和綠色的OLED薄膜壽命較長(zhǎng)（10000-40000小時(shí)），但根據(jù)目前的技術(shù)水準(zhǔn)，藍(lán)色有機(jī)物的壽命要短的多（僅有約1000小時(shí)）。制造：OLED的造價(jià)目前還比較高。水：OLED如果遇水，很容易就會(huì)損毀。未來(lái)顯示技術(shù)目前顯示器市場(chǎng)主要以液晶顯示（LCD）技術(shù)為主流，但是LCD產(chǎn)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(diǎn)使得人們繼續(xù)尋求更好的顯示技術(shù)，那么，未來(lái)的顯示技術(shù)是什么樣的呢？Electroluminescence，簡(jiǎn)稱OEL）技術(shù)的顯示器具有輕薄、可撓曲、自發(fā)光、高畫質(zhì)、省電等優(yōu)點(diǎn)，它將成為未來(lái)高清顯示器發(fā)展的新趨勢(shì)。OEL分為兩種：1、一種是OLED（Orga