顯示技術(shù)現(xiàn)狀

??? 目前，主要的顯示器件有CRT、AMLCD、PMLCD、ELD(場致發(fā)光顯示器)、FED(場發(fā)射顯示器)、VFD(真空熒光顯示器)、OLED和PDP等。除CRT和投影顯示器外，其它顯示器件都屬于平板顯示器件(FPD)。　

??? 射線管(CRT) 在諸多顯示器中，CRT發(fā)展歷史最久，技術(shù)最為成熟。它的優(yōu)點包括：具有無可匹敵的性能/價格比(25英寸的制造成本只有25美元)；很容易調(diào)整分辨率(VGA～VXGA和HDTV)；形狀和大小的可能變化范圍很大(0.5～45英寸)；尋址極為簡單(只有7根導(dǎo)線)；可視性很好(高亮度和高對比度)；具有非常好的發(fā)光效率等。因此，到目前為止CRT仍然是顯示技術(shù)的主流。CRT的弱項是：大屏幕產(chǎn)品的體積笨重；屏面內(nèi)有光散射；圖像有閃爍、抖動和畸變；存在視覺疲勞和電磁輻射；最大直觀顯示尺寸被限于45英寸以下；無數(shù)位尋址；工作電壓和功耗較高；在某些應(yīng)用中壽命有問題；在蔭罩彩管內(nèi)分辨率受到限制。

　　液晶顯示(LCD) 液晶顯示器件包括有源矩陣(AM LCD)和無源矩陣(PM LCD)兩種。其中，有源矩陣(AM LCD)的主要特點是：高性能、彩色、高分辨率、快速、輕薄、有市場。它主要應(yīng)用于個人視頻用品(TV等)、筆記本計算機和桌上監(jiān)視器等。目前，AMLCD在生產(chǎn)規(guī)模、工業(yè)基礎(chǔ)、投資和產(chǎn)品附加價值等方面均領(lǐng)先于其它絕大多數(shù)平板顯示技術(shù)，而且是研究與開發(fā)之源，是所有平板顯示技術(shù)的基礎(chǔ)。就市場而言，在單色筆記本計算機市場，AM LCD的對手是PM LCD、TFEL和PDP；在彩色筆記本計算機市場，AM LCD的對手是PM LCD；在彩色桌上監(jiān)視器市場，AMLCD的對手只有CRT。AM LCD成功的主要原因有二：其一，它有十分雄厚的投資(超過200億美元)；其二，對生產(chǎn)工藝進行行業(yè)協(xié)同攻關(guān)。盡管AMLCD具有優(yōu)勢，但是其投資沒有明顯的回報，而且生產(chǎn)設(shè)備的光、電系統(tǒng)極其復(fù)雜，限制了產(chǎn)品生產(chǎn)效率和成品率的提高。

　　無源矩陣(PM LCD)的價格便宜，性能不錯，有一定的市場，供貨商很多。主要應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品和通訊產(chǎn)品。在低功率、單色、低性能等應(yīng)用領(lǐng)域占有優(yōu)勢。PM LCD的性能雖然不是最好的，但能滿足大規(guī)模市場的需求。它能在辦公用品、掌上計算機、通訊等主要市場填補AM LCD和字段式LCD之間的價格/性能間隙，因此能夠生存并不斷發(fā)展。

　　LCD功率低、薄、輕，做成IC驅(qū)動器可使平板更薄，可用于攜帶型產(chǎn)品、筆記本計算機、監(jiān)視器、手機等，市場應(yīng)用范圍較廣泛。但是，它的制作工藝復(fù)雜，需要嚴(yán)格控制；主要設(shè)備價格昂貴；生產(chǎn)成本比同等尺寸的CRT高3～10倍；視角窄；制造米級的大屏幕顯示屏很困難，且成本十分昂貴。

　　等離子體顯示(PDP) PDP的主要特點是大屏幕、全彩色和視頻顯示。主要應(yīng)用領(lǐng)域是公共場所信息顯示、廣告、電視和HDTV等。PDP的主要競爭對手是擬開發(fā)的米級TFTLCD、薄型多陰極CRT，而真正的競爭對手是背投式CRTTV，與上述對手相比，PDP的結(jié)構(gòu)比較簡單。PDP成功的主要原因在于PDP的開發(fā)是整個PDP行業(yè)協(xié)同攻關(guān)的結(jié)果。目前，在解決存在的問題方面已取得進展，而且最新模型的性能已超過規(guī)定，很有發(fā)展前途。PDP的強項是：大屏幕顯示(達(dá)63英寸)、寬視角、薄、對比度好、亮度高（可達(dá)600cd/m2）、響應(yīng)時間快、有眾多的供貨商提供支持、可用于TV。但是，目前PDP的顯示板和電子電路成本仍然很高、功耗大、目前普遍采用的工藝不可能簡化、制造工藝也不成熟、在高像素密度(高分辨率)下發(fā)光效率低。

　　場致發(fā)光(EL) 場致發(fā)光包括薄膜場致發(fā)光板(TFEL)和普通場致發(fā)光板(EL)兩種。其中，薄膜場致發(fā)光板(TFEL)的主要特點是成本低、可靠性高。它主要用于測試設(shè)備、醫(yī)藥設(shè)備、金融、登記等領(lǐng)域，不適用于筆記本計算機。早期的TFEL主要用于長壽命、高對比度圖表顯示板。但是，由于TFEL的驅(qū)動電壓較高，因而放棄了早期的應(yīng)用市場。TFEL的顯示性能不如單色PDP，也不如后來的LCD。目前，TFEL在研究與開發(fā)領(lǐng)域內(nèi)仍然是很活躍的器件，它有自發(fā)光顯示、無背光源、視角寬、結(jié)構(gòu)簡單、對比度高、薄、像素密度高、材料成本低、溫度穩(wěn)定性好的優(yōu)點。但是，它的功耗大、壽命不夠長、至今沒有好的藍(lán)色熒光粉、效率太低、分辨率沒有ＴＦＴＬＣＤ好、工作電壓高，由于采用能量恢復(fù)電路，使成本?電子學(xué)?過高。

　　普通場致發(fā)光板(EL)的最大優(yōu)點是：具有很尖銳的閾值(高信息容量)和長壽命。由于DC粉末、DC薄膜、AC粉末和混合型EL存在壽命和彩色方面的問題，缺少投資者，已暫停生產(chǎn)?，F(xiàn)在，AC薄膜的三基色發(fā)光效率約0.8～51m/W。今后還需要在改進發(fā)光性能和獲得彩色大屏幕方面做更多工作。EL的強項是：發(fā)展前景好、自發(fā)射顯示無背光源、足夠?qū)挼囊暯?、發(fā)光效率高、對比度高、薄、工作電壓低、壽命長。EL的弱項是：需要外延生長層（費時和復(fù)雜）、工藝復(fù)雜、成本太高、功耗大。

　　真空熒光顯示(VFD) VFD的主要特點是成本很低、壽命較長、熱穩(wěn)定性較好、自發(fā)光、堅固、信息容量有限。主要應(yīng)用于消費類電子學(xué)、儀表、汽車等領(lǐng)域。VFD在字段式顯示領(lǐng)域中的主要對手是LCD和LED。幾乎所有的字段式顯示對于價格都極為敏感。有機發(fā)光二極管(OLED)是VFD的最大競爭對手。由于VFD用于低信息容量顯示的成本很低，可以大量生產(chǎn)小尺寸VFD，所以能在顯示市場上占有一席之地。

　　有機發(fā)光二極管(OLED) OLED的主要特點是低電壓(5～20V)、低功耗、自發(fā)光、高亮度、高對比度、薄、輕(重量只有LCD的一半)、全彩色顯示、高發(fā)光效率、快速響應(yīng)、寬視角、單片結(jié)構(gòu)、加工不復(fù)雜、成本低。主要應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)z像機、PDA、手提式產(chǎn)品等消費類產(chǎn)品，及汽車顯示器、頭盔式顯示、計算機顯示器、視頻顯示等工業(yè)類產(chǎn)品。

　　無源矩陣OLED適合于文字顯示，有源矩陣OLED適合于視頻及圖表顯示。OLED的發(fā)展很快，每年以200%的速度增加。目前，介入新型OLED研發(fā)的公司已超過85家。預(yù)計OLED將會在許多應(yīng)用領(lǐng)域擠占LCD的市場。OLED的市場將不斷擴大。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，1999年，OLED的產(chǎn)量僅數(shù)十萬臺，產(chǎn)值約400萬美元，預(yù)計2004年的產(chǎn)量將達(dá)到1億臺，產(chǎn)值達(dá)到約7.14億美元。OLED的強項是：快速響應(yīng)、寬視角、高分辨率(AM)、高對比度、薄、低電壓應(yīng)用、低成本、柔軟基片(塑料)、工業(yè)界廣泛支持、用于LCD和VFD市場。但是，它的色域不滿足EBU規(guī)范、效率太低、壽命不夠長、PMOLED分辨率較低、LITPS需要AM技術(shù)、做大屏幕顯示成本高。

　　場發(fā)射顯示板(FED) FED被認(rèn)為是CRT的最好繼承者，它具有CRT的優(yōu)點，又克服了CRT體積笨重的缺點，而且功耗較低，因此一度被認(rèn)為是理想的顯示器。但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，封裝困難等原因，壽命問題還未解決，因此一些公司紛紛放棄投資，使FED的研發(fā)工作受到影響，目前市場還不成熟。但是日本一些公司仍未放棄努力，一旦壽命和制造問題得到解決，F(xiàn)ED將會成為新一代的顯示器。

??? FED的機遇：用于TV和監(jiān)視器；采用CRT/PTV熒光粉；采用現(xiàn)成的隔片和三極管技術(shù)；與吸氣劑SAES公司合作；全世界對FED陰極的開發(fā)使大面積FED陰極制造有望獲得突破；開發(fā)各種陰極結(jié)構(gòu)，如：CNT、PFE、SCE、MIS/MIM、BSD等；比PDP便宜，特別是沒有能量恢復(fù)電路。

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表2 全球各種顯示器件市場分析預(yù)測

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顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　CRT技術(shù)的發(fā)展趨勢 CRT發(fā)展不斷地向高分辨率、低成本、更平的屏面、更寬的偏轉(zhuǎn)角和更長的壽命而努力；改善計算機軟件，不斷設(shè)計出電子束電流更強、光點更小的電子槍；HDTV將廣泛推廣使用，并對CRT不斷提出更高的需求；小屏幕顯示將不斷失去市場，讓位給平板顯示器，當(dāng)LCD成本下降大于15%時，CRT的監(jiān)視器市場將開始縮??；包括HDTV在內(nèi)的大屏幕(32～36英寸)電視機，在日本趨向于采用平面屏幕。美國和歐洲市場的寬屏幕(16∶9) HDTV主要采用投影技術(shù)。

　　總之，CRT仍將繼續(xù)增長，在短期內(nèi)不會突然消亡。性價比的壓力會越來越大，數(shù)字電視的興起給了CRT新的機會。

　　PDP技術(shù)的發(fā)展趨勢 ACPDP：繼續(xù)發(fā)展大屏幕、高信息容量的HDTV以及能適應(yīng)惡劣環(huán)境的PDP；改進彩色、灰度、延長壽命；開發(fā)新型PDP以降低材料和制造成本；推動規(guī)?；a(chǎn)，進一步降低電路與顯示板價格；發(fā)展大屏幕彩色平板TV和HDTV，開發(fā)家用市場。

　　DCPDP：發(fā)展大屏幕、改善彩色和灰度，滿足HDTV的要求。在中屏幕顯示板的競爭中，面臨的問題比ACPDP要復(fù)雜得多。

　　LCD技術(shù)的發(fā)展趨勢 在20英寸以下的平板顯示，特別是低功率顯示領(lǐng)域，LCD將繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，效益會不斷提高；大屏幕LCD的發(fā)展，主要取決于有源矩陣的生產(chǎn)成本和效益以及PALC的進展；許多公司，包括大量投資者積極投入LCD產(chǎn)業(yè)，使LCD技術(shù)處于領(lǐng)先地位；不斷改善LED背景光；隨著13英寸以上和高于XGA分辨率的LCD開發(fā)成功以及成本的下降，LCD將迅速增長；在小屏幕顯示市場將遇到FED和OLED的挑戰(zhàn)，在大屏幕顯示領(lǐng)域很難和PDP相比。

　　ACTFEL技術(shù)的發(fā)展趨勢 大力開發(fā)全彩色、多灰度級、大屏幕和低價格的EL板；在面板上集成驅(qū)動器和譯碼邏輯電路；開發(fā)更有效的彩色材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)。

　　FED技術(shù)的發(fā)展趨勢 大屏幕全彩色和多灰度顯示是可能的，需要大量投資；由于玻殼和工藝問題，制造大屏幕FED很困難；由于制造和壽命問題仍未解決，有一些公司已放棄投資開發(fā)FED，但是日本一些公司仍在繼續(xù)努力開發(fā)。

未來顯示器件

??? CRT的生存期還很長 CRT的的生存期一直為人們所關(guān)注。早在20世紀(jì)90年代初期就有人說CRT是“夕陽工業(yè)”，有的公司開始宣布停止CRT的研究與開發(fā)。但事實上各大公司仍在不遺余力地開發(fā)CRT。CRT并未像一些人預(yù)言的那樣很快消失，而是每年都有CRT的新技術(shù)發(fā)表。由于CRT每個像素的性能/價格比要比其它顯示器高得多，因此仍有市場。每當(dāng)CRT采用了新技術(shù)，就能提高它的附加價值，就能賺錢，因此，它不會在短期內(nèi)消失。

　　FPD繼續(xù)快速發(fā)展 OLED有可能異軍突起，擠進LCD已占有的小屏幕顯示(手機、PDA、Smart Card等)市場，預(yù)計在5年內(nèi)LCD的銷售額將超過CRT。在中屏幕顯示方面，AMLCD可能占有相當(dāng)一部分市場份額，但CRT彩電仍有較大市場。在大屏幕顯示方面，從PDP的應(yīng)用范圍、機動性和價格等方面考慮，有可能占有較大市場份額，它的目標(biāo)是HDTV市場。PDP將進一步解決彩色顯示問題，目標(biāo)是進入HDTV應(yīng)用市場。同時，還將發(fā)展DCPDP。ACTFEL有可能建立小規(guī)模市場，但是研究和開發(fā)工作可能由于投資問題而放慢。FED的進展取決于能否根本解決大屏幕和長壽命問題。

　　未來顯示器件要求 HDTV對顯示器件的要求是：顯示多屏幕圖像、無幾何畸變、全平面聚焦、TV屏幕應(yīng)不小于50英寸、純平面屏幕的薄型顯示器、圖像質(zhì)量/顏色再現(xiàn)應(yīng)優(yōu)于CRT、必須是自發(fā)光型，顯示屏尺寸應(yīng)覆蓋10～50英寸范圍，并且生產(chǎn)成本應(yīng)低于CRT。目前，還沒有一種顯示器件能完全滿足要求。從現(xiàn)有顯示器的狀況來看，PDP和有機EL有可能滿足要求。

　　未來顯示器應(yīng)具有紙張的優(yōu)點——柔軟、可以卷折、便于攜帶，同時又可以顯示和記錄動態(tài)的文字和圖像。這種顯示器還可以像紙張一樣裝訂成“書”，形成多頁顯示器。顯示器的電源可以是太陽能電池，驅(qū)動電路可以由有機晶體管集成電路組成。其次，未來顯示器應(yīng)該由顯示平面圖像發(fā)展成顯示立體圖像。立體顯示技術(shù)將是未來發(fā)展顯示技術(shù)的一個很重要的方向。21世紀(jì)，有機半導(dǎo)體(微電子)集成電路工業(yè)將形成重要而龐大的電子工業(yè)。有機半導(dǎo)體技術(shù)可用于有機EL顯示、柔性顯示、紙張顯示、I/O集成接口器件、攜帶型信息器件、分子集成電路和分子運算單元等。在最近的將來，I/O集成接口器件將是主要目標(biāo)。可以說，有機半導(dǎo)體技術(shù)將是下一代顯示器的技術(shù)基礎(chǔ)。