平板显示论文显示技术论文显示性能论文

平板显示论文显示技术论文显示性能论文 平板显示论文显示技术论文显示性能论文平板显示论文显示技术论文显示性能论文 平板显示的发展趋势 摘 要:近年来显示技术发展很快，平板显示器具有完全平面化、轻、薄、省电等特点，符合未来图像显示器发展的必然趋势。目前的主流平板显示包括液晶和等离子，随着显示技术的发展，更多新产品、新技术的出现，使平板显示的显示性能更优化。 关键词: 平板显示;显示技术;显示性能 引 言 平板显示的显示装置本身就是一块平板，没有一般显示器中的电子束管，作为大屏幕显示时不存在投射距离问题，因此，是一种比较理想的显示技术。由于它多采用矩阵控制，所以又叫做矩阵控制平板显示或简称为矩阵显示。它所控制的显示有:场致发光材料、发光二极管、等离子、液晶等。 近年来显示技术发展很快，平板显示器以其完全不同的显示和制造技术使之同传统的视频图像显示器有很大的差别。传统的视频图像显示器主要为阴极射线管crt(cathode ray tubes);而平板显示器与其主要区别在于重量和体积(厚度)方面的变化，通常平板显示器的厚度不超过10cm(4in)，当然还有其它的不同，如显示原理、制造材料、工艺以及视频图像显示驱动方面的各项技术等。 平板显示器具有完全平面化、轻、薄、省电等特点，符合未来图像显示器发展的必然趋势。目前主要的平板显示器包括:pdp(等离子显示)、lcd(液晶显示)、fed(场发射显示)、oled(有机发 光二极管显示)以及投影显示技术等。显示平板化之后，应用领域越来越宽，从电视延伸到广告、户外展示等领域，成为人类获取信息的重要来源。 1平板显示的主流产品 中国平板显示产业在不到10年的时间里，经历了从无到有，从小(小尺寸)到大(大尺寸、高世代线)，逐渐崛起为参与国际竞争的重要一环。从行业技术与产品成熟程度来看，经过不断改进，平板电视的画质和产品性能都已经达到比较稳定和舒适的水平，特别是led背光模组的大规模应用，带动液晶电视的响应速度和画面质量取得长足进步。目前液晶电视与等离子电视在画质上已经处于同一水平，同时平板电视的产品结构形成了稳定的大中小搭配格局。 1.1液晶显示 液晶显示器又称液晶屏，其工作原理是以液晶电光效应为基础的。液晶是一种特殊的有机化合物，其特性介于液体和晶体之间，既具有液体的流动性，又具有晶体的光学、电学等特性。液晶电视则是通过电流来改变液晶面板的薄膜型晶体管内晶体的结构，使之成像。目前国内市场上的液晶电视主要以32英寸为主，也有37、47英寸的大屏幕液晶电视销售。因为液晶显示在显示市场的份额越来越大，各大厂家投入更多的高世代线，如表1所示，是2011年g6以上在建和建成生产线[1]。 1.2等离子显示 等离子显示，大屏幕的领先者，主要为pdp电视，是利用两块玻 璃基板之间的气体来显现出色彩丰富而生动的画面。等离子电视是依靠高电压来激活显像单元的特殊气体，使之产生紫外线来激发磷光物质发光，等离子显示具有超高对比度、高质量运动图像、广视角等优势。这种电视比液晶电视稍便宜，特别是40英寸以上的大电视。和液晶电视一样，等离子电视的厚度也很薄，但等离子电视还有不少缺点需要克服，包括使用寿命相对比较短、有可能长时间在屏幕上留下一些固定的影像、在高纬度地区无法工作等。 从目前来看，有四大问题制约了我国平板显示产业的进一步发展:一是产业总体规模相对弱小;二是缺乏核心技术;三是原材料、元器件和专用生产设备等本地化配套能力不足;四是在投融资政策和税收政策方面需要更多扶持。 针对于此，行业内采取如下:一要加强项目管理，推动产业持续健康发展;二要支持自主创新，突破关键核心技术;三要推动资源整合，提升产业整体竞争力;四要加强国际合作，提升外资利用水平;五要优化政策环境，在投融资和税收环节予以更多优惠。 2平板显示的发展趋势 随着lcd(液晶显示器)性能的增强和市场的扩大，fpd(平面显示器)产业实现了高速成长。以此为背景，不仅lcd的制造技术在进步，lcd的构成部件及其原材料也在不断进化。很多零部件材料厂商在追求材料性能的改善和降低制造成本的过程中相互竞争，为平板技术的进化和市场的扩展做出了巨大的贡献。平板显示技术以其特有的优势将成为未来电子信息产业技术的制高点。 从80年代开始crt的普及，到20世纪液晶、等离子的取代，随着显示技术的发展，更多的新产品、新技术会替代现有技术，如图1所示[2]。 2.1新一代显示技术 2.1.1led显示 在如今日新月异的电器化时代里，led作为一种发光源，已经渗透到我们生活的方方面面，在液晶显示领域里led的渗透率也越来越高。液晶显示器作为一种被动显示器件，本身并不发光，因此必须要有背光源给lcd提供光源。传统的背光源采用冷阴极荧光灯(ccfl)，色彩还原性差，含有对人体有害的汞蒸气。采用led作为光源，背光源寿命长、不含汞、有利于环境，而且led可以低电压工作、响应速度快、控制方便。另外led背光源可以取得足够宽的色域，弥补了液晶显示设备色彩数量不足的缺陷，使之能达到甚至超过ntsc色彩的要求，可以达到ntsc ratio 100%以上。同时由于led的平面光源特性，使led背光还能实现ccfl无法相比的分区域的色彩和色度调节功能，从而更加精确地实现色彩还原。画面的动态调整使得在显示不同画面时，亮度与对比度可以进行动态修整，实现更高的对比度，以获得更好的画质[3]。目前直下式动态背光技术已成熟，侧光式动态背光也在研究中。 2.1.2oled显示 oled基本显示单位由金属负极、透明正极和有机薄膜组成，如图2所示。可以看到，有机薄膜层是夹在金属负极、透明正极之间的， 中间的有机薄膜又分为电子传输层、有机光层和空穴传输层。当电场施加到oled基本显示单位的两极上，电子和空穴在有机光层相结合产生光，这一过程是电致发光的过程。所以oled同lcd的显示机理是完全不同的，不需要外部光源的支持。 与lcd相比，oled的温度特性、发光效率、功耗、发光颜色、响应时间和视角特性均超过了tft-lcd。除了寿命外，oled显示性能优于lcd显示，如图3所示。因此，oled 被认为是lcd最强有力的竞争者，并将在未来的3,5年内成为一种重要的显示器[4]。2007年12月份索尼公司就推出了第一款可用于商品化的oled电视。 2.1.3amoled显示 amoled是有源矩阵有机发光二极体面板，利用像素oled下的tft来控制像素单元的发光，可以将扫描信号与驱动电压分开，因而可以实现大尺寸、高分辨率的矩阵显示。相比传统的液晶面板，amoled具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等优势，也因为amoled不管在画质、效能及成本上，先天表现都较tft-lcd优越很多，所以许多国际大厂尽管在良率方面难以突破，但依然不放弃开发amoled。另外，amoled具有自发光的特色，不需要使用背光模组，因此比tft能够做到更轻薄，而且更省电。还有一个更重要的特点，不需要使用背光源的amoled可以省下占tft-lcd 3,4成比重的背光模块成本。 目前，amoled市场在迅速扩大。特别是2011年三星显示器(smd)推出了super amoled plus，更是加速了amoled显示屏的普及。2011 年amoled面板市场份额中，三星约占70%。此外，索尼也于2011年推出了17英寸和25英寸的amoled专业显示屏。 2.1.4ltps ltps屏幕是通过对传统非晶硅(a-si)tft-lcd面板增加激光处理制程来制造的，元件数量可减少40%，而连接部分更可减少95%，极大地降低了产品出现故障的几率。这种屏幕在能耗及耐用性方面都有极大的改善，水平和垂直可视角度都可达到170?，具有超薄、重量轻、耐久性强的特色，加上反应速度快、低耗电、高亮度、高清晰度及电路可贴在玻璃上的优势，可以应用在大尺寸产品上，其应用层面覆盖手机、笔记本电脑、液晶显示、汽车导航等。 2.1.5柔性显示技术 柔性显示器件是指能够制备在塑料薄膜或金属薄片等非玻璃基板上且具显示性能优良的显示器件，与普通的刚性显示相比，柔性显示具有诸多优点:耐冲击，抗震能力更强;重量轻、体积小，携带更加方便;采用类似于报纸印刷工艺的卷带式工艺，成本更加低廉等。近年来，柔性显示的优势日益突出，柔性显示技术目前主要有两类:一类是反射式双稳态，另一类是oled显示器[3]。 柔性显示适用于移动电话、笔记本电脑、电子书、电子海报、汽车仪表板等，其可弯曲的特性使得工程不局限于平面化(如图4所示，是索尼在2010年推出的4.1英寸wqvga柔性显示产品[2])。这样可以实现多元化外型的显示模式。目前主要的柔性显示材料大致可分为三种:电子纸(或柔性电泳显示)、柔性oled和柔性液晶 等，其中又以电子纸最为广泛。未来彩色电子纸在显示效果上达到液晶显示技术的水平是发展方向之一。 2.1.63d显示 3d显示技术就是利用一系列光学使人的左右眼产生视差，从而接受到不同的画面，在大脑形成3d立体效果的技术。目前比较流行的3d技术有这几种:色差式、主动快门式和偏光式。2011年前半年即有三星、lg、aoc等众多液晶显示器知名厂商推出了自己旗下的3d液晶显示器产品。 随着显示技术的不断发展，裸眼3d技术势必是未来3d显示技术的发展方向，产业的进展最终会实现祼眼3d、全视角、高分辨率，让人身临其境。 2.1.7触摸屏 随着多媒体信息查询的与日俱增，触摸屏的应用越来越普遍。因为触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，使用简单、方便、自然，而且又具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点，适用于多媒体信息查询。触摸屏的功能已从原先简单的查询导览发展成为集业务查询上网为一体的触摸查询一体机，应用领域也从最初的邮电、商场到遍布各个行业众多领域。 2.2显示参数趋势 2.2.1面板尺寸大小 随着技术和市场需求的不断发展，显示面板可以做得更大，目前平板电视主流产品有32英寸、47英寸，也有其它尺寸型号，如37 英寸、40英寸、42英寸、46英寸，以后还会有52英寸、55英寸、62英寸、70英寸、80英寸以及更大尺寸的面板。 2.2.2高分辨率 高分辨率可以使图像更清晰，是保证彩色显示器清晰度的重要前提。较高的分辨率不仅意味着较高的清晰度，也意味着在同样的显示区域内能够显示更多的内容。从分辨效果来说，从最初的标清(sd)发展到高清(hd)、全高清(fhd)，以后还会有超清(ud)，图像更清晰、更细腻。 2.2.3高刷新频率 在2d时代，200hz的刷新频率已经可以有效地消除拖尾和残影现象，最大程度地保护视力健康，提高视觉舒适度。而进入3d时代，应用了快门式3d眼镜，左右眼分别接收的画面刷新频率只有原先的一半，这意味着原先可以感受到的200幅的美妙画面，现在左右眼只能各感知100幅，极容易造成画面发生残影和拖尾的现象，让消费者明显感觉到视疲劳。电视厂商的改进方法主要是通过插帧技术提升画面的刷新频率，所以刷新频率从60hz、120hz逐渐向240hz、480hz挺进，可以提高显示图像的清晰度，减少闪烁度，大幅改善图像抖动程度，提高图像稳定性，使人眼在观看动态画面时不宜疲劳。目前，市场上3d电视的刷新率最高已经达到400hz，lg电子旗下的3d full led电视lex9和lx9500都配置了400hz的刷新频率。 2.2.4低功耗 在提倡低碳生活的今天，节能环保被越来越多的消费者认可。功耗是显示产品的衡量参数之一，也是消费者选购时最方便、直观的参考标准。未来低功耗的产品会越来越受消费者的青睐，目前许多产品已实现了1英寸1瓦的低功耗设计。 2.3新结构和新工艺 在电子产品竞争日益激烈的今天，新结构和新工艺不仅能使成本降低，还可以使性能更优，无疑成为产品竞争的手段。 2.3.1结构和功能整合 传统的电视有前壳、后壳和液晶模组，液晶模组包括背光模组、液晶屏、边框以及电路板，背光模组又包括背板、上框架、导光板、光源等，电路板包括led驱动板、信号板、电源板和tcon板(液晶屏驱动板)。随着电子产品的不断降价，各制造商的利润越来越少，成本最小化成为各大厂家不断追求的目标，在原材料降价空间有限的情况下，大家把目光转向了部件整合。 目前市场已有一些整机产品在销售，整合范围主要包括以下几个方面: (1) 整机后壳与背光模组的背板整合，一个部件既是整机的后壳也是背光模组的背板; (2) bezel和前框整合，bezel取消，直接用前框来固定液晶屏，或者只有某个边存在局部bezel; (3) 电路板整合，第一种是把tcon板集成在panel的source- pcb 上，第二种是把led驱动板和电源板集成在一起，第三种是把tcon 板和信号板集成在一起。 这种整合的方式，减少了部件数量，从材料成本、组装成本上都会比原有结构有所降低。 随着一些新材料的推出，可能会有更多的新结构产生。 2.3.2新工艺 生产玻璃基板的技术主要有三种:浮法生产、溢流下拉法和槽口下拉法。 目前各高世代线使用的玻璃基板厚度有0.7mm、0.63mm、0.5mm，随着新的生产技术和工艺的出现，玻璃基板可以做得更薄，达到0.4mm、0.3mm，甚至0.1mm。玻璃基板变薄不仅可以降低重量，更有利于平板电视的薄型化。 3结论 目前平板显示主要以液晶和等离子为主，随着一些新的显示技术的日益成熟，会有更多的新技术，如led显示、oled显示、amoled显示、ltps、柔性显示技术、3d显示和触摸屏等在市场上广泛应用。平板显示的性能参数如尺寸大小、高分辨率、高刷新频率和低功耗会更优化，同时为了降低成本，结构简单化和结构部件少量化是各大厂家的新思路，所以结构件整合也是平板显示的趋势。 参考文献 [1] 欧阳钟灿. 加强基础研究 促进新型显示工业快速发展[r]. 中国2011国际平板显示产业高峰论坛. [2] 王刚. 下一代背板技术[r]. 中国2011国际平板显示产业高 峰论坛. [3] 张成功，刘卫东. 动态控制的led背光源设计[j]. 现代显示，2008，(90). [4] tetsuo urabe. oled电视的发展潜力和应用前景[j]. 现代显示，2010，21(2):16,18.