平板显示新进展.doc

平板显示新进展当今世界，显示技术广泛应用于各种不同领域，比如手机、笔记本电脑、平板电脑、数码相机、电视可以毫不客气的说，显示技术已经与我们的生活息息相关。据相关统计，2008年世界平板显示器的产值就达到1034亿美元，而这个数字预计在2016年将达到1118亿美元（还不包括CRT显示）。所以，对于国内或者国际显示器生产厂商来说，谁把握了显示技术的发展方向，谁掌握了显示新技术，谁就掌握了主动权，谁就能在这一市场上分享到大得蛋糕。传统显示技术逐渐“功成身退”也许，就在几年前，CRT（阴极射线管）显示器还是当之无愧的主流，这个有着一百多年历史的显示技术从诞生开始，一直是显示器的宠儿，是人们重点关注和研究的对象。即使是在现在，它也仍然牢牢地占据着显示市场的一席之地。特别是纯平CRT显示器，它的性价比足以和液晶显示一较高下。CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点，而且现在的CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。所以，相信在今后，CRT显示仍然能有着自己的用武之地，继续为人民服务液晶显示“大行其道”液晶显示器，或称LCD（Liquid Crystal Display），为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。 与传统的CRT相比，LCD不但体积小，厚度薄（目前14.1英寸的整机厚度可做到只有5厘米），重量轻、耗能少（1到10 微瓦/平方厘米）、工作电压低（1.5到6V）且无辐射，无闪烁并能直接与CMOS集成电路匹配。 由于液晶显示器有着许多传统CRT不可比拟的优点，所以它会越来越多地用于桌面台式显示器上，电视屏幕上虽然液晶显示在有些方面与传统CRT相比略有不足，如分辨率，可视角度，响应时间等，在价格上也没有优势，但是随着液晶显示技术的不断成熟，液晶显示器已经基本普及，价格对于普通消费者来说也可以接受，即便如三星、华硕、LG等厂商生产的科技含量较高的中高端液晶显示器的价格也并非高不可攀。LCD技术的飞速发展，诸多弊端取得了长足的进步，LCD显示器已经开始取代CRT成为人们日常生活中最主要的显示设备。下面我们就详细谈谈液晶显示的两个最引人注目的发展方向低温多晶硅：LCD的明日之星 早在1999年，低温多晶硅LCD便已经问世，因此它谈不上是什么新技术。但由于种种原因，低温多晶硅技术发展缓慢，甚至长时间停留在口头上，直到近期该领域出现突破性进展之后才开始被外界重新注意。低温多晶硅的全称是“Low Temperature Poly-Silicon”，它是多晶硅技术的一个分支。对LCD显示器来说，采用多晶硅液晶材料有许多优点，如薄膜电路可以做得更薄更小、功耗更低等等。但在多晶硅技术发展的初期，为了将玻璃基板从非晶硅结构（a-Si）转变为多晶硅结构，就必须借助一道激光退火（Laser Anneal）的高温氧化工序，此时玻璃基板的温度将超过摄氏1000度。众所周知，普通玻璃在此高温下就会软化熔融，根本无法正常使用，而只有石英玻璃才能够经受这样的高温处理。而石英玻璃不仅价格昂贵且尺寸都较小，无法作为显示器的面板，厂商很自然选择了廉价的非晶硅材料（a-Si），这也是我们今天所见到的情形。不过，业界并没有因此放弃努力，发展低温多晶硅技术成为共识，在经过多年的努力之后，低温多晶硅终于逐步走入现实。与传统的高温多晶硅相比，低温多晶硅虽然也需要激光照射工序，但它采用的是准分子激光作为热源，激光经过透射系统后，会产生能量均匀分布的激光束并被投射于非晶硅结构的玻璃基板上，当非晶硅结构的玻璃基板吸收准分子激光的能量后，就会转变成为多晶硅结构。由于整个处理过程是在摄氏500-600度以下完成，普通的玻璃基板也可承受，这就大大降低了制造成本，将多晶硅技术引入LCD显示器领域也就完全可行。而除了制造成本降低外，低温多晶硅技术的优点还体现在以下几个方面。 传统的非晶硅材料LCD，电子迁移率指标多数都在0.5cm2/V-sec以内，而P-Si多晶硅面板的电子迁移率可达到200cm2/V-sec，整整是非晶硅材料的400倍之多。由于在该项指标上多晶硅材料占据绝对优势，使得多晶硅LCD的反应速度极快，体现在显示器产品中便是响应时间可以做到更短，更好满足大屏幕LCD的实用需求。 传统a-Si非晶硅材料在开口率方面的表现难如人意，而p-Si多晶硅材料在这方面具有绝对的优势，用该技术制造的LCD面板，薄膜电路可以做得更小、更薄，电路本身的功耗也较低。更重要的是，较小的薄膜电路让多晶硅LCD拥有更高的开口率，在背光模块不变的情况下可拥有更出色的亮度及色彩输出。换个角度考虑，采用多晶硅材料也可以在确保亮度不变的前提下，有效降低背光源的功率，整机的功耗将因此大大降低，这对于笔记本LCD屏来说具有相当积极的意义。 低温多晶硅的市场应用情况： 看到低温多晶硅LCD存在的巨大优势，各主要液晶厂商先后投入巨资从事该项技术的实用化研究。困扰业界的第一个问题在于，在早期阶段，低温多晶硅面板价格十分昂贵，当时业界多数人都认为多晶硅技术不适合用来制造计算机用的大尺寸LCD显示器，主要市场会集中于手机、PDA、数码相机等掌上型数码产品中，而后来的市场发展也就按照这样的脉络前进。 东芝公司堪称低温多晶硅领域的先行者，早在2001年10月份，东芝公司就宣布推出针对笔记本电脑的14英寸低温多晶硅LCD面板，该面板仍采用1024768分辨率，售价高达650美元在同一时期，同样规格的非晶硅LCD面板的售价仅为220美元，两者相差三倍之多。当时许多业界观察员都认为东芝公司的做法非常不明智，但东芝公司不为所动坚持开发大尺寸多晶硅LCD面板。2002年，东芝、松下两家公司的显示器部门合并成立TMD公司（东芝/松下显示器技术），低温多晶硅技术转由新公司负责。但在此后，该技术都没有被真正投入实用，直到2004年9月份之后，东芝公司正式在新一代笔记本电脑中大范围采用低温多晶硅面板，如旗舰定位的Qosmio G10机型便采用17英寸宽屏低温多晶硅LCD，分辨率为1440900，而亮度指标高达500尼特，创下笔记本电脑LCD屏幕亮度的最高纪录。东芝公司同时解释说，该技术可以轻易让17英寸屏幕实现20481536的超高分辨率，但对计算机用户而言，如此之高的分辨率更多是一种浪费，而且也会让屏幕上的字体变得非常之小，故而在分辨率指标上沿用规范设计。另外，TMD公司同时也开发成功32英寸宽屏低温多结晶硅面板，该型面板由TMD位于新加坡的工厂负责量产，由于采用730mm920mm的第四代生产线，一张玻璃基板可裁出两块32英寸的面板。但由于在成本方面难同普通32英寸面板竞争，TMD公司暂不决定将之大量投产，而是定位在中小型低温多晶硅面板的“技术推进器”，优先发展笔记本型LCD屏幕，意图在该领域占据优势地位。TMD同时还表示，如果可实现高速响应及广视角的OCB（Optically Compensated Bend，光学补偿弯曲排列）技术开发成熟，不排除开发出大尺寸的OCB型低温多晶硅面板，而此种面板将被用在“超高端液晶电视”产品中。除了东芝/松下外，STLCD（索尼与丰田合资成立）、精工爱普生、夏普、三洋电机等日系LCD企业都在2001年前后投身于该领域，由此奠定日系企业在低温多晶硅领域的领导格局。LG.飞利浦公司也有自己的低温多晶硅面板生产线，但该公司主要生产用于手机的小尺寸LCD，大尺寸面板仍采用传统的非晶硅技术。 高温多晶硅技术 与低温多晶硅技术对应的是高温多晶硅（High Temperature Poly-Silicon，简称HTPS）的概念，高温多晶硅采用耐高温的石英玻璃作为基板，而高纯度的石英玻璃相当昂贵，且极难做到较大的尺寸，这就决定了高温多晶硅技术不可能作为计算机的显示器。但在商用/家用前投影机（Front projectors）、HDTV液晶大屏幕投影电视（Large-screen projection TV）等领域，高温多晶硅技术找到了自己的位置，尤其是在三片式LCD投影系统中，高温多晶硅技术在全球领域的市场占有率高达55%。 高温多晶硅LCD能在这个领域取得不俗成绩，主要原因也是在于它所具有的一系列优点，如可以做到极高的分辨率即便液晶面板只有2英寸大小，也可以实现1024768的高分辨率，很适合作为投影设备的“光阀（Light Valve）”，控制透射光的通断。但为了实现高分辨率，这类高温多晶硅光阀不得不在开口率指标上作出牺牲（通常只有50左右），为了获得足够高的输出亮度，投影设备必须使用大功率的卤素灯。但即便如此，投影设备依然很难在这方面有出色表现。我们在使用投影设备时，一般都要求将深色的窗帘紧闭，室内处于黑暗状态，此时投影设备才可提供较好的效果。另外，高温多晶硅液晶光阀虽然尺寸很小，但价格昂贵，这也是投影机成本长期居高不下的主要原因之一。 目前，全球范围内从事高温多晶硅生产的只有爱普生（Epson）和索尼两家企业，其中爱普生是专利持有者，它早在1987年就进入该领域，累计到现在爱普生公司共生产超过2000万枚高温多晶硅LCD面板，目前该公司拥有三座高温多晶硅生产线，无论技术实力还是产能都首屈一指。而索尼公司也不甘落后，尤其是近些年它花费巨额投资建设高温多晶硅面板生产厂，意图在投影机领域与爱普生分庭抗礼。由于投影市场不仅规模庞大且利润丰厚，这两家企业都将因此获得极为可观的收益。 各种显示技术即将“大放异彩”虽然液晶显示器占据了当今显示器市场的主流，但是还有许多新的显示技术正在蓬勃发展中，也许，在不久的将来，这些新的平板显示技术也将变得更加成熟，甚至取代液晶显示，成为显示器市场的新宠儿。有机电致发光（OEL）有机电致发光（OrganicElectroluminescentLight）简称为OEL。它有两个技术分支，一个是分子量在5002000之间的小分子有机发光二极管（OrganicLightEmittingDiode）简称为OLED或SM-OLED；另一个是分子量在10000100000之间的高分子（又称聚合物）有机发光二极管（PolymerLight-EmittingDiode）简称为PLED或P-OLED。OEL显示器件具有的主动发光、发光效率较高、功耗低、轻、薄、无视角限制等优点，被业内人士认为是最有可能在未来的显示器件市场上占据霸主地位的新一代显示器件。作为一项崭新的显示技术，OLED免不了还存在很多不足，其材料、器件寿命、良品率等还有待于进一步研究、提高，应用领域也有待于进一步扩大，这就为今后的科研探索提供了很大的研究空间。OLED技术在过去的十多年里发展迅猛，取得了巨大的成就。由于全球越来越多的显示器厂家纷纷投入研发，大大的推动了OLED的产业化进程，使得OLED产业的成长速度惊人，目前已经到达了大规模量产的前夜。未来随着OLED产品逐渐向有源全彩和大尺寸的方向发展，OLED产业还将保持高速的增长势头。OLED产品已经逐渐被下游厂商所认可，需求量也明显增大。目前OLED主要应用领域包括通讯产品（手机副屏）、消费类电子产品（MP3）、车载和仪器仪表等领域。与OLED技术相比，PLED技术发展稍有滞后，主要是因为介入的厂商有限、技术相对不太成熟、原材料合成难度大、设备生产厂商少等原因。尽管如此，其发展速度也十分迅速，目前市场上已经可以见到配有较低档次PLED的产品。OEL显示技术具有液晶显示和其他一些显示技术不具有的优点，但是OEL显示现在还处在不成熟阶段，在市场上所占的份额也非常的少，特别是在大屏幕显示器方面。不过，据华强电子网报道，松下计划在2011年量产37寸屏的OEL电视，价格也颇具优势，相信在不久的将来，有机电致发光能够不断成熟，在市场上异军崛起。等离子显示器等离子显示屏（下简称PDP）是采用近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新代显示设备，它起源于上个世纪六十年初，PDP的基本原理技术与其它显示系统不同，它是利用阵距（Matrix）模式来显示影像，它的画面是由无数的像素（点）所组成，它的前后两片特种玻璃之中注有一些惰性气体，通过后玻璃基层的地址电极和前玻璃基层的透明地址电极向每一像素点注入电压，被注入电压的像素点会因此而发出紫外光（Ultra Violet），引起每个像素点上的红、绿、蓝三原色荧光粉作出相应的反应，从而产生出各种颜色的可见光。 PDP自60年代问世以来，其发展令人瞩目。由于注入的电压分为交流AC和直流DC两种，因此PDP也分为交流PDP和直流PDP两种，当前，交流PDP(AC-PDP)技术已日趋成熟，并实现了商品化；而直流PDP(DC-PDP)技术也在发展。与AC-PDP相比，DC-PDP因屏结构较AC-PDP复杂，成本略高于前者，而且它在亮度、寿命效率等方面略逊于AC-PDP，因此使用范围不如前者广泛。 当前全球生产PDP厂家主要有富士通、NEC、松下、索尼、东芝、三菱、夏普、飞利浦、美国的Photonic、Plasma和汤姆逊等公司，国内生产（组装）厂家有长虹、SVA、TCL、海尔等。它之所以在短短几年内为大众注目，是因为它有着以下的众多优点：等离子（PDP）电视与传统的CRT电视机相比，PDP电视的最突出特点就是“大而薄”，其他的特点还表现在： 薄而轻的结构由于PDP显示模块配身具有薄而轻的特点，决定了显示屏在总体上相应的结构特征，同时显示尺寸的增大也不需要相应地增大屏体的厚度。宽视PDP可以做到和CRT同样宽的视角，上下左右大于160度。而液晶（LCD）在水平方向视角一般为120度左，垂直方向则更少。 防电磁干扰由于显示原理的差别，来自外界的电磁干扰，如马达等，对PDP的图像几乎没有影响。相比之下，CRT受电磁场的干扰要明显得多。 纯平的图像无扭曲PDP的RGB栅格在平面上呈均匀分布，而在纯平CRT中内表面非平的，会造成典型的枕形失真。并且当画面的局部亮度不均匀时，CRT往往还会产生相应的图像扭曲失真，而PDP就没有这种现象 。等离子显示在最近几年发展迅速，在市场上也已经初具规模，特别是在等离子电视上已经可以与液晶电视和传统的CRT显示做到平分秋色。新型的PDP电视开始抢占市场并成为时尚电视换代的代言人。这种新型电视具有和基于CRT技术生产的电视一样宽大的显示屏，但它的厚度只有10厘米左右。PDP影像的形成主要取决于高能量的电子束打在屏幕上数以百万计的小点(我们称之为“像素”)后所产生的亮度，在绝大多数电视上，共有三种(红、绿、蓝)颜色的像素，这三种颜色的像素被平均的分布在整个屏幕上。所有的色彩都可以通过选定的三种单色光，以适当的比例混合而成，而且绝大多数的彩色光也可以分解成特定的三种单色光。这三种选定的颜色被称为三原色，三原色相互独立，其中任一种基色是不能由另外两种基色混合而得到的，但它们相互以不同的比例混合，就可以得到不同的其它颜色。与液晶电视相比，等离子电视也具有自己的竞争优势。液晶电视能够和等离子电视机竞争的只有42英寸以上的液晶电视，但现在仍旧称得上“天价”。以夏普2006年推出的45英寸液晶电视机为例，其市场售价近7万元人民币，而同样显