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主動發(fā)光顯示技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景

2016-12-16 08:40鄧太平
現(xiàn)代經(jīng)濟信息 2016年27期

鄧太平

摘要:光電技術(shù)的迅速發(fā)展,使得顯示技術(shù)日新月異,分別介紹了主動發(fā)光型顯示技術(shù)的現(xiàn)狀,并對其前景作了展望。

關(guān)鍵詞:陰極射線管;等離子體顯示器;LED;OLED;FED

中圖分類號:TB24 文獻識別碼:A 文章編號:1001-828X(2016)027-000-01

近年來,作為光電子技術(shù)的重要組成部分,光電顯示技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)用十分廣泛。在外加電信號的作用下,器件本身產(chǎn)生光輻射刺激人眼而實現(xiàn)的顯示,稱為主動發(fā)光型顯示技術(shù),其主要有:陰極射線管(CRT),等離子體顯示器(PDP),半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)有機發(fā)光二極管(OLED),以及場致發(fā)射顯示器(FED)。

一、當前的發(fā)展現(xiàn)狀

1.陰極射線管(CRT)

CRT自從1897年布勞恩發(fā)明以來,在上個世紀通過成熟的工藝技術(shù)和較低的價格也大規(guī)模的應(yīng)用在電視領(lǐng)域,成為了顯示器的主角。CRT顯示器問世后在結(jié)構(gòu)上也采用了很多改進的技術(shù):如采用了陰罩板和桶形磁場,使電子槍的排列由品字形變成了一字形;各顯示器廠都推出了“平面直角”顯像管的顯示器,如麗瓏技術(shù),鉆石玲瓏技術(shù)等;熒光粉由于材料的進步也有了很大的改進[1]。

但CRT由于原理上的缺陷,如因為結(jié)構(gòu)因素,其體積大,重量大,厚度較大的缺點無法解決;彩色CRT電子槍發(fā)射的電子加速電壓在10KV以上,會釋放少量X射線,長時間對人體有一定的影響;CRT成像是電子在磁場中加速后轟擊熒光粉成像,在加速過程中產(chǎn)生幾何畸變,引起圖像失真及反光現(xiàn)象,以及容易受外界磁場的影響;功率也比較大,目前CRT的最大尺寸也沒超過36吋,和當前流行的50吋以上的液晶電視有著很大的差距。

2.等離子體顯示器(PDP)

它是一種利用氣體放電的顯示技術(shù),它采用了等離子管作為發(fā)光元件,顯示屏上排列有數(shù)百萬個微小的等離子管(即放電空間),每個等離子管對應(yīng)一個像素。放電空間內(nèi)充入氖、氙等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)面上涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作激勵電極。當給電極上加上電壓,放電空間內(nèi)的混合氣體便發(fā)生等離子體放電現(xiàn)象。氣體等離子體放電產(chǎn)生紫外線,這種紫外光碰擊后面玻璃上的紅、綠、藍三色熒光體,它們再發(fā)出我們在顯示器上所看到的可見光,顯現(xiàn)出圖像。

PDP相對于CRT,體積更小,重量更輕,無X射線;不受磁場影響,有更好的環(huán)境適應(yīng)能力;亮度高,色彩還原性好,視野開闊,視角高達160度;其缺點主要有:功耗大,不便于采用電池電源;彩色發(fā)光效率偏低,驅(qū)動電壓較高,驅(qū)動電路復(fù)雜。

目前,PDP在平板顯示器市場中占有一定的份額,和其他顯示產(chǎn)品互相補充,互相競爭,共同發(fā)展的局面。PDP技術(shù)的發(fā)展仍有很大的潛力:通過對其優(yōu)化設(shè)計,可以將功耗由300W降低到200W以下;發(fā)光效率從2lm/w有可能提高到40lm/w以上;通過對其生產(chǎn)工藝的一體化設(shè)計可以大幅度降低成本。

3.半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管是利用外電源向PN結(jié)注入電子來發(fā)光的。半導(dǎo)體發(fā)光二極管記作LED,是由P型半導(dǎo)體形成的P層和N型半導(dǎo)體形成的N層,以及中間的由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的有源層組成。有源層是發(fā)光區(qū),其厚度為0.1~0.2μm左右。

LED顯示屏是通過一定的控制方式,用于顯示文字,圖像,圖形等各種信息以及電視、錄像信號,并由LED器件陣列組成的顯示屏幕。

LED具有穩(wěn)定性好,壽命長,可長達10萬小時,采用低壓電源,安全性更好,效能高,綠色照明,無環(huán)境污染等優(yōu)點。

LED目前主要的缺點是價格較高,單點直徑較大,導(dǎo)致顯示屏的像素較低。目前,其主要用于指示燈,數(shù)字顯示用顯示器,平面顯示器,光源等。特別是作為液晶顯示器的背光源,已經(jīng)全面取代冷陰極熒光燈管而成為主流。

4.有機發(fā)光二極管(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。OLED在發(fā)光過程中不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng),其發(fā)光強度會出現(xiàn)衰減,使用壽命較低,生產(chǎn)過程中合格率不高,造成成本上升[2]。

目前,主要發(fā)展在中小尺寸OLED顯示屏,用于智能手機和平板電腦中。對于大尺寸的OLED,技術(shù)路線不十分明確,壽命較低,大尺寸OLED電視價格過高于同尺寸的液晶電視,大尺寸OLED面板成本高,成品率低的問題必須解決。

5.場發(fā)射顯示器(FED)

場發(fā)射顯示器發(fā)光原理為:在發(fā)射與接收電極中間的真空帶中導(dǎo)入高電壓以產(chǎn)生電場,使電場刺激電子撞擊接收電極下的熒光粉,而產(chǎn)生發(fā)光效應(yīng)。FED顯示器擁有數(shù)十萬個主動冷發(fā)射子,因此在構(gòu)造上FED可以達到比CRT節(jié)省空間的效果。其次在于電壓部分,CRT大約需要15~30KV左右的工作電壓,而FED的陰極電壓約小于1KV。

FED是平板顯示技術(shù)與真空微電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,被認為最終會取代CRT。但FED加工制造設(shè)備和技術(shù)難度大,成本昂貴。場發(fā)射顯示器的研究進展較慢,其產(chǎn)業(yè)化也面臨諸多問題[2]。目前已有13-15cm的產(chǎn)品問世,并實現(xiàn)了彩色化。FED的核心部件是陰極,陰極材料的研究也有較大的進展。

二、前景展望

CRT由于自身的缺點,21世紀以來,除了一些特殊要求的設(shè)備外,大部分領(lǐng)域,CRT都已經(jīng)被液晶顯示器取代。

PDP技術(shù)的發(fā)展仍有很大的潛力,通過技術(shù)的進步,向著低功耗,低成本,環(huán)保,高清晰度等方面發(fā)展,仍可與液晶顯示等顯示器件競爭。

LED在光源方面由于其長壽命,低功耗已經(jīng)占有很大的市場。LED微顯示技術(shù)的應(yīng)用,使其在顯示領(lǐng)域極具市場潛力,,以谷歌眼鏡為代表的新一代智能設(shè)備正預(yù)示著微顯示市場的美好未來。LED微顯示技術(shù)由于先天的優(yōu)勢,將代表著微顯示未來的方向[3]。OLED核心部分為有機材料,還存在各種困難,如不易實現(xiàn)全彩色,發(fā)光層制作難度大,有機物容易老化。長遠來看,OLED有著很好的發(fā)展前景。

FED被公認為CRT的最終發(fā)展方向,但其面臨的問題,使其發(fā)展過程十分緩慢,產(chǎn)業(yè)化解決的問題困難重重。

新近發(fā)展的激光顯示技術(shù)(LPD)發(fā)展十分迅速,但在其市場化前,還有很多問題尚待解決。

參考文獻:

[1]李文峰,等.光電顯示技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社.

[2]李欣.LED和OLED顯示技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].職教與成教,2014(1):581.

[3]鄒兵,等.LED微顯示技術(shù)[J].光學(xué)儀器,2015(8):293-298.

基金項目:湖南城市學(xué)院科研項目:2015xj11。