1、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 ，
2、 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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、，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
11、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
12、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。
13、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
14、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
15、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
16、“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-Emitting
17、Diode）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 OL
18、ED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
19、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
20、（ 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
21、。 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
22、 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
23、： 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
24、 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
25、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 ，
26、 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
27、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 示 面 积 的 等 离 子 电 视 机 的 价 格 最 低 已 经 降 到 了 2 万元 以 内 。 要 让 液 晶 电 视 机 的 价 格 降 到 同 样 规 格 的 等 离 子 电 视 机 的 相
28、 近 价 位 带内 ， 仍 旧 需 要 一 段 不 短 的 时 间 。 造 成 这 种 情 况 的 原 因 主 要 是 在 大 屏 幕 液 晶 显示 面 板 的 制 造 过 程 中 良 品 率 较 低 ， 导 致 成 本 无 法 降 低 。 大 屏 幕 液 晶 显 示 面 板的 技 术 也 还 处 于 相 对 封 闭 的 状 态 ， 在 世 界 范 围 内 仍 旧 没 有 形 成 大 规 模 生 产 的竞 争 态 势 ， 并 且 在 质 量 上 也 有 很 大 差 异 。 不 过 ， 等 离 子 电 视 也 并 非 十 全 十美 ， 坏 点 ， 使 用 寿 命 低 ， 耗 电 量 大 等 仍
29、然 是 制 约 等 离 子 电 视 向 前 发 展 的 短 板 。场发射显示（FED 技术）FED 是利用场致发射冷阴极发射的电子束轰击荧光屏而发光的显示器技术，它跟 CRT 有很多共同点，只是将 CRT 的一个电子枪变成每个像素都具有上万个电子发射电极，因此不再需要磁场偏转，同样使用荧光粉发光。FED 场发射显示器具有液晶显示器的轻薄和低功耗、CRT 显示器的自然逼真的彩色、快速的响应速度和宽广的视角，被视为继液晶、等离子、OLED 之后的第四大平板显示技术。FED 面板现在仍处于研发阶段，仍然有许多方面有待突破。不过据日经新闻报道：友达计划最早在 2011 年第四季度开始量产场发射显示器面板。而且友达公司今年年初已经成功收购了索尼的场发射显示技术。总而言之，随着科学技术的飞速发展，特别是半导体技术的新进展，平板显示技术将迎来新的发展空间，已经出现的显示技术将不断成熟，并最终投入市场，占有一席之地。而且将会有越来越多的新技术被发现，最终推动者显示技术的大步向前。我们可以畅想，在将来的世界里，我们的电视将和壁纸一样薄，可以和电影荧幕一样大，可以和现实的画面一样柔和自然，它们将会越来越节能，越来越降低辐射让我们畅想这个虚拟与现实同样逼真的时代吧！
