【正文】 劍橋顯示技術公司 CDT 研制了基于 LEP 的聚合物發(fā)光顯示器。在 PLED 的 研究和商品化方面， CDT 始終是領導者。目前已獲得 CDT 技術許可的公司有 Philips、 SeikoEpson、 OSRAM 和 Delta Electronics 等，這些公司主要生產用于移動通信和手持器件的單色或多色無源矩陣顯示器。 聚合物發(fā)光顯示性能突出，應用廣泛，從小尺寸的七段字符顯示到全色大屏幕視頻和圖形顯示均可。作為下一代平板顯示器，其優(yōu)點是：自發(fā)光，不需要背光、偏光器、濾色器；高對比度，即使在明亮的環(huán)境下也易讀； 180 度的視角；小于 5 伏的低直流電池電壓驅動；開關速度快（ 1 微秒），圖像顯示不模糊、不拖 尾、不受溫度影響；超薄，便攜性高；結構和工藝簡單，可用于大屏幕和柔性顯示；可獲得高分辨率的圖像顯示等。 目前， CDT 和 SeikoEpson 公司已聯合開發(fā)了 英寸、每英寸 100 像素分辨率的 NTSC 制彩色電視機。該產品可表現 26 萬種彩色，具有 64 級灰度（每一種色）和 100cd/m2 的亮度 場發(fā)射顯示器 FED。如圖 3： 圖 3： 場發(fā)射顯示器 FED 中山火炬職業(yè)技術學院畢業(yè)項目 5 FED（ Field Emission Display）的工作原理和 CRT 相似，電子從陰極逸出并加速撞到像素單元前面的紅、綠和藍熒光層，而后能量轉換成光。 FED 中的電子是由陰極尖和緊 *它的柵極之間的電壓差產生，即場發(fā)射。 在實際器件中，每一個像素包含幾千個納米尖電子發(fā)射體（納米尖由半徑小于 1 納米的鉬或硅材料制成），并獲得有效的電子發(fā)射。此外，用平面類金剛石碳膜代替納米尖，也適合作電子發(fā)射。 FED 器件的柵電壓是 50 伏，分隔柵極和陰 極的介質厚度是 1 納米，陰極和陽極的距離是 200 納米。其優(yōu)點是：寬視角，垂直和水平方向大于 160 度；低功耗，屬于激發(fā)發(fā)光器件，不需要背光；超輕超薄，工作溫度范圍寬等。 與有源矩陣 LCD 相比， FED 的亮度和對比度更高。對于有源矩陣 LCD 而言，只要一個薄膜晶體管失效，就會造成該處的一個像素永久性的亮或暗。而 FED因為每個像素包含幾千個發(fā)射體，即使它們中的 20%失效，也不會遭受亮度的損失。 此外， FED 顯示與 CRT 類似，不需要任何輔助光源，通過柵極電壓的控制，就可以有效地調節(jié)圖像的灰度等級，而通過增加場發(fā)射體密 度和提高掃描頻率的方法，就可以獲得 CRT 那樣的高分辨率。 最近，日本伊勢電子工業(yè)開發(fā)出了使用納米碳管陰極的 40 英寸彩色 FED 面板，美國 IBM 公司也開發(fā)出了納米碳管 FED。與目前的硅 FED 相比，納米碳管 FED的電流驅動性能指標 —— 跨導提高到了 2 倍左右（跨導是漏極電流與柵極電壓的比率，其數值越大工作速度也就越高）。 日本東芝公司也表示，將在 2020 年 3 月推出采用場發(fā)射顯示技術的新一代壁掛式電視屏幕。屏幕大小約 30 英寸，厚 2 公分，其畫質與傳統陰極射線電視相當。東芝還計劃以低于液晶顯示器的價格銷售先進的場發(fā)射平 面顯示器。 薄型陰極射線管 THINCRT THINCRT 整個厚度僅 8mm，由美國 Candescent 技術公司開發(fā)，其工作原理和CRT 相似。不過，它不用通常 CRT 的電子槍、偏轉線圈套和蔭罩，而改用被稱為SPINDT 的圓錐形冷陰極發(fā)射體作為電子發(fā)射源。冷陰極電子通過穿孔導電板形成電子束流，當撞到涂覆熒光層的陽極板時發(fā)光。 THINCRT 管由兩塊玻璃板組成，中間間隙僅 1mm。顯示器內的支撐物是由專有的 陶瓷薄壁制成，足以承受住外界的大氣壓。陽極面板是和通常 CRT一樣的鍍鋁彩色熒光層。代替 CRT 單個大陰極的是在基板上形成的幾百萬個微電子發(fā)射體。由于微電子發(fā)射體很小，每一個僅 200 納米，并且若干個微電子發(fā)射體激活顯示屏上的某個像素，允許有 20%的失效率，這比 LCD 好得多。 中山火炬職業(yè)技術學院畢業(yè)項目 6 此外， THINCRT 的冷陰極電子是在室溫下產生的，它不需要加熱，功率損耗僅僅是通常熱陰極 CRT 的一小部分，所以是效率非常高的顯示器。另外，它不需要蔭罩（而這要浪費 80%的功率），進一步增進了功效。 Candescent 公司聲稱， THINCRT 幾乎可以沿用現有的 CRT、 LCD 和半導體制造工業(yè)中的 80%的工具、設備和工藝，這就極 大地降低了設備生產線的成本。在1998 年末，該公司聯合索尼推出了 英寸的 THINCRT 顯示器。 THINCRT 的優(yōu)點是超輕超薄，低功率損耗，無限的視角，沒有色和對比度的惡化，響應速度能滿足全運動視頻圖像的要求，而且亮度范圍寬，適合室內和戶外應用等。 電子墨水 EInk. 電子墨水是美國麻省理工學院（ MIT）媒體實驗室發(fā)明的新型材料和顯示技術。為使他們研制的樣品更快推向市場， 1997 年創(chuàng)建了 EInk 公司， 1999 年又把電子墨水顯示技術稱做 IMMIEAD 顯示 ，并開始進行電子墨水的商業(yè)應用 。 很快，這家私人公司就得到了許多投資商的青睞，目前已得到了 3 家風險投資公司和包括摩托羅拉在內的 9 家 IT 公司的資助。另外， EInk 還被美國《財富》雜志評為 1998 年 12 家最 酷 的公司之一，并在 1998 年 7 月的《自然》雜志和 1999 年的《今日美國》期刊封面作了特別報道。（詳情請參見 CHIP 今年第5 期 明天的顯示技術 一文）。 值得一提的是， Lucent 公司貝爾實驗室的研究小組在電子墨水顯示器的驅動電路方面作了大量工作。 1999 年 10 月， EInk 和 Lucent 公司聯合宣布，將結合電子墨水和塑料晶體管兩 種工藝技術，開發(fā)由柔性塑料板裝配的移動電子書和電子報紙。這標志著新型、廉價的類紙電子顯示進入了一個新階段。 目前， EInk 開發(fā)的電子紙樣品比反射型 LCD 顯示器亮得多，不僅在亮和暗的光照條件下都易讀，而且對比度大于 10:1，超過一般報紙 8:1 的對比度。因為僅在開關轉換時需耗電，這種電子紙顯示器僅是相應尺寸的 LCD 所需功率的十分之一到千分之一。此外，該樣品在彎曲時也能正常顯示文本和簡單的圖形圖像。 與其他顯示技術相比，電子墨水今后的發(fā)展?jié)摿薮?。因為它由類似普通墨水和紙張的材料制成，因此可保持紙一樣的視覺 特性，而且可以連接到互聯網，或透過無線方式下載文本和圖形信息，從而實現了紙上信息的動態(tài)更新和移動顯示。 更奇特的是，電子墨水幾乎可以打印到任何表面，從塑料到金屬和紙等等。也許未來我們接觸到的任何物體都可以由 死的 變成 活的 ，充滿動感。 目前開發(fā)成功的 EInk 顯示產品有字符 /分段顯示器、圖形顯示器和用于廣 中山火炬職業(yè)技術學院畢業(yè)項目 7 告以及銷售顯示的活動電子墨水。字符和分段顯示元件可以集成到圖樣標志品、便攜式電子產品、時尚禮品和各種商業(yè)和工業(yè)產品中；圖形顯示器適用于電子書、PDA 及其他移動通訊器件；而活動電子墨水能以 ～ 7 秒 的幀速顯示閃爍的圖像和動畫。 與電子墨水相似的是 GYRICON 媒體公司開發(fā)的電子再度使用紙（ Electronic Reusable Paper）。該顯示材料具有許多紙的性質，可存儲圖像，類紙似的反射顯示，寬廣的視角，柔軟而低價（可用卷繞機大規(guī)模生產），分辨率為 100dpi（將增至 300dpi），顯示內容可以電擦除和重寫（重復使用 1000 次），并可由交互式軟件或通過無線網絡傳輸更新。其潛在的應用領域有廣告牌和公告板、數字書本和報紙、低功耗的便攜式顯示器、壁掛顯示和折疊顯示等。 時代先鋒 LCDTV。 LCD 器件是眾多平板顯示器件中發(fā)展最快、技術最成熟、應用面最廣、已經產業(yè)化并仍在迅猛發(fā)展的一種顯示器件 ,隨著半導體技術的不斷發(fā)展 ,人們已成功地將半導體技術與 LCD 技術結合在一起 ,從而產生了 LCD 的一個新興產業(yè)TFTLCD。由于 LCD 具有超薄、省電、顯示畫質好 (即三高 :高亮度、高對比度、高分辨率 ) 的優(yōu)點 。大小皆宜的尺寸 ,從而使液晶顯示器得到了廣泛的應用。不論是以數量計還是以使用種類計 ,液晶顯示技術都遠遠地領先于包括 CRT 在內的其他顯示技術。 LCDTV 采用液晶屏和大規(guī)模集成電 路相配接 , 因此它具有以下的特點 : (1) 體積小、 重量輕 , 因而可以做成便攜式和壁掛式 , 甚至做到手表上。 (2) 功耗小 : 液晶屏的驅動電壓低、 耗電小。 (3) 失真小 : 由于 LCDTV 采用行列電極加信號顯示 , 故不存在因電子束偏轉所產生的幾何失真和三基色失聚問題。 (4) 被動顯示型。 (5) 無輻射、無污染。 二、液晶顯示器原理 液晶顯示器 (LCD)又稱液晶屏 , 其工作原理是以液晶電光效應為基礎的。 液晶是一種特殊的有機化合物 , 其特性介于液體和晶體之間 , 既具 有液體的流動性 , 又具有晶體的光學、 電學等特性。 LCD 的結構如圖 1 所示 , 其內有兩塊相距 10～ 15 μ m 的玻璃基板 , 內表面有一薄層透明電極 , 基板間充滿了 10 μ m厚的扭曲向列 (TN)型的液晶材料 , 它在外加電場作用下會產生上下扭曲 (90176。 )、色散和反射等光學效應。圖 4 液晶顯示原理。如圖所示： 中山火炬職業(yè)技術學院畢業(yè)項目 8 圖 4：液晶顯示原理 基板外表面有上下兩塊偏振片 , 入射光側的偏振片為起偏器 , 出射光側的為檢偏器。在施加電場的作用下 , 當施加的電場高于液晶特性的閾值時 , 液晶分子軸平行于電場方向排列 , 入射光的偏振光軸很少扭曲 , 通過檢偏器的光通量就增加了 , 如果電場比閾值大到了飽和值時 , 入射光與呈垂直狀偏振光軸同向 , 幾乎不受液晶的影響而穿過檢偏器 , 這時液晶呈透明狀態(tài)。 LCD 內上下透明電極作成矩陣狀 , 將橫豎電極交叉處對應的液晶看成一個像素 , 其中 裝于檢偏器一側的 X 電極 (行電極 )為掃描電極 , 其上加掃描電壓 裝于起偏器一側的 Y 電極 (列電極 )為信號電極 , 其上加信號電壓 , 這樣每個像素等效為一個電阻和一個電容的并聯電路 , 所有液晶像素就等效為立體電路 , 如圖 5 所示。改變外加電壓大小 , 可以控制 LCD 的明暗程度 , 得到黑白圖像。 圖 5： 平板顯示 技術解析 中山火炬職業(yè)技術學院畢業(yè)項目 9 彩色液晶屏的結構是通過一系列特殊工藝將紅、綠、藍 R、 G、 B 三種色素以某種排列方法沉積在玻璃基板內形成濾色片 , 相對某一像素都要形成紅、 綠、 藍三色點 , 三基色只需一套信號電極驅動 , 但彩色 LCD 的像素是單色屏的三倍。 在驅動電路作用下 , 各像素分別發(fā)出三色光 , 通過空間混色而實現彩色圖像顯示。 為了使液晶的電光效應響應速度快一些 ,目前一般采用有源矩陣驅動方式 , 即在每個像素位置上 , 按照集成工藝 , 形成一個非線性開關元件 非晶硅薄膜晶體三極管 (ASITFT), 使各像素的尋址完 全獨立 , 從而消除交叉串擾 , 彩色LCD 的電路框。 大屏幕的領先者 PDPTV 等離子體顯示屏 PDP 基本上是由一個包含紅、綠、藍熒光粉的介質放電單元組成的介質網絡，它被固定在兩片薄玻璃基板之間。然后充以惰性氣體密封后制成。在 PDP 屏的上下基板施加電脈沖來激勵惰性氣體使之放電，產生等離子體并發(fā)射紫外線，紫外線激勵熒光粉而發(fā)光，由于 PDP所有的像素都是同時被激發(fā)放電因此不會產生閃爍。 PDP 分為交流和直流型兩種類型， ACPDP 占主導地位。 PDP 優(yōu)點： 1. 亮度均勻，不受磁場 影響，環(huán)境適應能力強。 2. 工藝簡單，適宜大批量生產。 3. 具有記憶特性，圖像效果好。 4. 色彩還原性好。 5. 視角大。 OLED 與 LCD 相比： OLED 的溫度特性、發(fā)光效率、功耗、發(fā)光顏色、響應時間和視角特性均超過了 TFTLCD。因此 ,OLED 被認為是 LCD 最強有力的競爭者 ,并將在未來的 3～ 5 年內成為一種重要的顯示器。 OLED 的顯示原理和器件結構 OLED 基本顯示單位由金屬陰極、透明陽極和有機薄膜組成 ,如圖 1 所示?？梢钥吹接袡C薄膜層是夾在金屬 陰極、透明陽極之間的 ,像一個三明治 。中間的有機薄膜又分為電子傳輸層、有機發(fā)射層和空穴注入層 (有時又分為空穴注入層和空穴傳輸層 ) 。當電場施加到 OLED 基本顯示單位的兩極上 ,電子和空穴在有機發(fā)射層相結合產生出光 ,這一過程是電致發(fā)光的過程。所以 OLED 同