1、用心良苦/苏州 2010.11.2显示器种类及发展史 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential 显示器的概述 CRT显示器介绍 LCD显示器介绍 PDP显示器介绍 OLED显示器介绍 显示器的发展史Agenda:2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential3显示器的概述什么是显示器？显示器（英文：显示器（英文：Screen、Monitor），也称显示屏、屏幕、萤光幕，是用于显），也称显示屏、屏幕、萤光幕，是用于显示图像及色彩的电器。示图像及色彩的电
2、器。显示器的性能一般由以下性能指标决定：显示器的性能一般由以下性能指标决定：屏幕尺寸屏幕尺寸(一般采用英寸一般采用英寸)可视面积可视面积 实际面积实际面积 纵横比纵横比(水平：垂直，较常见为水平：垂直，较常见为4:3，16:9和和16:10)分辨率分辨率(点点/平方英寸；平方英寸；dpi，一般为，一般为72-96dpi)点距点距(毫米；通常为毫米；通常为0.18-0.25mm)刷新率刷新率(赫兹；赫兹；Hz，只适用于，只适用于CRT显示器。一般为显示器。一般为60-120Hz，视乎采用的分辨率。，视乎采用的分辨率。)亮度亮度(流明；流明；Lux)对比度：最高亮度比最低亮度，一般为对比度：最高亮
3、度比最低亮度，一般为300:1-10,000:1 能耗（瓦特；能耗（瓦特；W）：显示器进入待机状态下的能耗较小。）：显示器进入待机状态下的能耗较小。反应时间（毫秒；反应时间（毫秒；ms）：一个像素从活动（黑）到静止（白）状态，再返回到活动）：一个像素从活动（黑）到静止（白）状态，再返回到活动状态所用的时间。数值越小越好。状态所用的时间。数值越小越好。可视角度：在纵横方向可以看到图像的最大角度。可视角度：在纵横方向可以看到图像的最大角度。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential4CRT显示器介绍 2010 AU Optr
4、onics Corporation Proprietary and Confidential5CRT显示器介绍 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential6CRT显示器介绍 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential7CRT显示器优缺点介绍优点高对比度 高响应速度 大尺寸 使用寿命长 色域宽、颜色响应准确，非常适合出版、绘图等应用。缺点体积大、重量大 某些CRT存在几何畸变现象 功耗较大 运作时会释出少量X射线，有辐射。长时间使用令人眼部不适，容易
5、造成近视 含有铅，丢弃后会严重污染环境 易受外来磁场干扰而出现色斑 假如长时间显示同一画面，该画面会永久以残影形式留在画面。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential8LCD显示器介绍液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）就是利用液晶的电光效应的特点制成的显示器件。目前，液晶显示器可分为扭曲向列型（Twisted Nematic，TN）、超强扭曲向列型（Super Twisted Nematic，STN）和彩色薄膜型（Thin Film Transistors，TFT）三种。液晶显示器的显像原
6、理将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽，在电源开关之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential9LCD显示器分类1.TN-LCD 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential10LCD显示器分类2.STN-LCD特点：1.1.结构与TNTN型；2.2.扭曲角度在180-270180-270度之间；3.3.工作原理和TNT
7、N不同，利用双折射效应；2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential11LCD显示器分类 3.HTN-LCD 特点：1.结构与TN型、STN型相似；2.扭曲角度在100-200度之间；3.性能也介于TN型和STN型之间；2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential12LCD显示器分类4.FSTN-LCD 特点：1.结构与STN型相同；2.增加补偿膜或延迟膜克服STN型有背景色而实现黑白显示；2010 AU Optronics Corporation P
8、roprietary and Confidential13LCD显示器分类5.TFT-LCD 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential14LCD显示器结构与原理介绍上图为LCD的结构图下图为光透过液晶的示意图在不加電壓下，光線會沿著液晶分子的間隙前進而轉折90度，所以光可通過。但加入電壓後，光順著液晶分子的間隙直線前進，因此光被濾光板所阻隔。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential15LCD显示器的优缺点介绍优点：LCD与CRT相比拟有工作电压
9、低、功耗小，用电比传统CRT显示器的耗电量少70%，散热小、没有丝毫辐射、对人体健康无损害、完全平面、能精确还原图像、无失真、可视面积大、款式新颖多样、能大量节省空间、抗干扰能力强、显示字符锐利、画面稳定不闪烁、屏幕调节方便。缺点：显示色域不够宽，颜色重现不够逼真 早期产品可视角度不够广 响应速度偏低，玩游戏或播放影片时或出现残影 假如长时间显示同一画面，该画面会永久以残影形式留在画面。长时间使用可能会产生了亮点、暗点、坏点 长时间使用寿命不及CRT 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential16PDP显示器介绍PDP的
10、结构及原理图 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential17PDP显示器介绍 (a)对向放电型AC-PDP (b)表面放电型AC-PDP 气体放电空间前屏VUV可见光荧光粉后屏气体放电空间前屏VUV可见光荧光粉后屏X电极Y电极MgOMgO介质层介质层基本结构和工作原理基本结构和工作原理 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential18PDP的显示原理的显示原理PDP采用等离子管作为发光元件，显示屏中有大量等离子管，每一个等离子管对应一个像素，等离子管
11、之间由100200um的玻璃基板相隔，四周经气密性封装，形成放电小室，其中充有Ne-Xe 或He-Xe混合惰性气体作为工作媒质，在两块玻璃基板的内侧涂有金属氧化物导电薄膜作为激励电极，当在等离子管电极间加足够的电压后，混合惰性气体会产生等离子体放电（也叫雪崩/电浆效应）,随着放电的进行，电子被加速，加速的电子碰撞Xe原子，Xe被激发至更高能级，形成不稳定的激发态Xe，这种激发态最终跃迁至Xe的基态，产生波长为147nm的真空紫外光，紫外光激励红、绿、蓝三基色磷光体荧光粉发出可见光，当各彩色单元实现灰度控制后再进行混色，便实现了彩色图像的显示。电离雪崩效应：受某些因素影响，气体内部会存在少量电子
12、，电子在极间电场作用下加速，在达到一定动能时会碰撞Xe原子，使Xe电离，导致自由电子增加，如此，形成电离雪崩效应。在Xe气体中加入少量Ne气体是利用气体之间的电离反应来提高混合气体的电离截面，以加速电离雪崩。也就是说，PDP是一种利用气体放电激发荧光粉发光的显示装置，其发光过程由气体的电离放电和荧光粉发光两部分组成（类似于日光灯的发光原理）。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential19PDP显示器介绍三电极表面放电型AC-PDP 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and
13、 Confidential20PDP显示器介绍 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential21PDP（Plasma Display Panel）的发展简史1964年，美国伊利诺大学的D.L.Bitzer和H.G.Slottow教授发明了交流型PDP（AC-PDP）。70年代初，美国实现了10英寸（分辨率512512）单色AC-PDP的量产。70年代末，日本富士通公司和美国IBM公司分别开发了有氧化镁保护层的第二代单色AC-PDP，使用寿命达1万小时。20世纪80年代初，IBM公司采用集成驱动和标准接口技术开发出第三代单色
14、AC-PDP，使用寿命突破10万小时。之后，PDP向大显示容量和和高分辨率方向发展。1986年，美国研发出1.5米（分辨率20482048）单色AC-PDP。80年代后期，相继推出了低功耗、低成本、256级灰度显示的第四代单色AC-PDP。20世纪70年代中期，彩色AC-PDP进入研发阶段。90年代初，彩色PDP的亮度、寿命、驱动等关键技术获得突破。1993年，日本富士通公司首次进行21英寸（分辨率640480）彩色AC-PDP的批量生产，揭开了彩色PDP通向规模生产的序幕。1994年，日本三菱公司开始20英寸（分辨率852480）彩色AC-PDP的量产，首次使真正的16：9宽屏幕壁挂电视进入
15、实用化。1997年，三菱、先锋、NEC、Philips等公司开始对40英寸和42英寸彩色AC-PDP进行量产。1968年，荷兰人发明了直流型PDP（DC-PDP）。70年代初，美国人发明了自扫描（SelfScan）DC-PDP，但由于工艺复杂等而未能批量生产。80年代初，松下公司利用全丝网印刷技术研发出结构简单的DC-PDP，并率先量产。80年代中期，各公司开发出全集成化和标准接口的第二代单色DC-PDP。1986年，10英寸（分辨率为640480）单色DC-PDP在世界上第一台便携式计算机上采用，此时单色DC-PDP几乎占据了所有便携式计算机市场，年产量达100万块。80年代后期，日本开发出
16、超薄、轻量化的第三代单色DC-PDP。90年代初，日本又开发出无需充电汞的第四代DC-PDP。80年代初，彩色DC-PDP进入研发阶段。80 年代末，日本NHK公司发明了脉冲存储式DC-PDP 技术。90年代初，DC-PDP彩色化关键技术获得突破。1993年，NHK开发出40英寸彩色DC-PDP。1994年，松下率先实现字符式多色DC-PDP的量产，1995年，又实现26寸彩色DC-PDP的量产 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential22PDP的优缺点：的优缺点：1.超大屏幕：传统电视的屏幕最大尺寸只能做到40英寸，
17、而PDP屏幕可以做到80英寸以上；2.超宽视角：PDP的视角超过160度，因此可以容纳更多人同时观看；3.纯平面无失真：PDP完全是纯平面显示，且各个发光单元的结构都相同，因此不会出现显像管电视常见的梯形失真、线性失真和枕形失真等几何失真现象；4.不受电磁干扰：由于PDP本身没有电磁结构，因此不会受电磁的干扰，喇叭、高压电、甚至磁场都不会对其产生任何干扰，这样就能够获得更稳定的画质；5.亮度均匀：传统CRT电视有热晕问题（画面正中与四角的亮度不均匀），而PDP的各像素都可独立发光，且非常均匀，没有亮区和暗区，不存在热晕问题；6.绿色环保：PDP是通过等离子体放电（不是通过扫描）形成图像的，因此
18、画面无大面积闪烁（还无电磁辐射），人们长时间观看不会受到伤害，属绿色环保产品；7.图像清晰、彩色鲜艳：PDP有较高的亮度（显示的画面更清晰、鲜艳）和对比度（图像就会越清晰）8.全数码显示：支持数码视频接口（DVI），无需数模转换即可显示数字图像信号，这样可以减少转换带来的失真9.经久耐用：世界各等离子显示屏厂家均以10万小时使用寿命为目标开发显示屏，通常估计，其实际寿命约在6万小时左右，按每天观看6小时计算，PDP的使用寿命在30年以上。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential23OLED显示器介绍 OLED是自发光显
19、示的半导体，具有柔软、透明、画质清晰、节能环保等特点，被视为是下一代最具潜力的新型平面显示技术。未来OLED将应用将以手机背光、车用、电视、照明为主要应用领域，OLED照明更备受期待。OLED主要可分成主动式有机发光显示（AMOLED）和被动式有机发光显示（PMOLED）。OLED结构简单，生产流程相对环保。相较于TFT-LCD，OLED具有回应速度快、高亮度、高对比度、超轻超薄、低功耗、无视角限制、工作温度范围广、具良好抗震性能、可柔软显示等优势，能解决液晶显示画面拖尾以及耐低温性能较差等问题。根据DisplaySearch预估，到2016年OLED的整体产值将达62亿美元规模。OLED最早
20、的实际应用是出现在汽车电子领域，目前应用主要是以手机、MP3、工控仪表等中小尺寸领域为主。这是因为目前OLED成本过高，是一般LCD的1.5倍，同时在良率、成本、使用寿命上也尚未符合市场要求，还没进入大规模量产阶段，因此OLED面板的应用范围，仍侷限于高阶手机或MP3等小尺寸显示应用。现在8090的OLED产品被应用在手机背光显示领域。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential24OLED显示器介绍 OLED其中又以尤其以AMOLED更备受瞩目，因为其可以消耗更少的电力。加上高阶智慧型手机出货不断增加，对AMOLED面板
21、的需求也跟著提高。目前AMOLED大厂主要包括Samsung Mobile Display（SMD），去年第三季以73.1%市占率遥遥领先；台湾铼宝科技（RiTdisplay）以12.1%市占率居次，Pioneer则以5.8分居第三。另一方面，OLED在车载资通讯（Telematics）领域则有明显成长，几家主要车厂都开始陆续采用PMOLED面板，包括Mercedes Benz和Lexus等。从中小尺寸面板应用开始，OLED逐渐进入TV和照明应用领域。像是LG Display、Sony、Sharp的AMOLED TV也开始在市场上亮相。不仅如此，OLED照明应用更备受瞩目，Sharp、Tosh
22、iba、Mitsubishi electric、Osram、NEC-Lighting、Panasonic、Hitachi-Lighting也在去年陆续推出具价格竞争力的OLED电灯产品。OLED照明正成为另一波重要的发展趋势。目前TFT-LCD在成本及量产成熟度上，都已具备非常巨大且影响深刻的产业规模，在面板显示技术上佔有绝对主导地位。因此至少在5年内，LCD显示技术并不会受到OLED技术的明显威胁，但OLED的发展前景，绝对值得高度期待。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential25OLED的优势与LCD技术相比，OL
23、ED的优点是：第一，OLED可以自身发光，而LCD则不能。所以OLED比LCD要亮得多，另外OLED对比度更大，色彩效果更加丰富；第二，LCD需要背景灯光点亮，而OLED在需要点亮的单元才加电，并且电压很低，因此更加节能；第三，OLED所需材料很少，制造工艺简单，量产时的成本要比LCD节省20%；第四，OLED没有视角范围的限制，可视角度一般可达到160度，重量也比LCD轻得多。同时OLED还可弯曲，应用范围极广 2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential26OLED结构图OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟
24、锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential27OLED发光原理有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电（Direct Current；DC）所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子（Electron）与空穴（Hol
25、e）分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合（Electron-Hole Capture）。而当化学分子受到外来能量激发後，若电子自旋（Electron Spin）和基态电子成对，则为单重态（Singlet），其所释放的光为所谓的荧光（Fluorescence）；反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态（Triplet），其所释放的光为所谓的磷光（Phosphorescence）。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential28OLED的分类 2010 AU Optr
26、onics Corporation Proprietary and Confidential29OLED技术优势目前，LCD是小型设备显示器的首选，而大屏幕电视采用LCD的情况也很普遍。常规LED可以用来构成电子表和其他电子设备上的数字。OLED则具备很多LCD与LED所不具备的优势：相较于LED或LCD的晶体层，OLED的有机塑料层更薄、更轻而且更富于柔韧性。OLED的发光层比较轻，因此它的基层可使用富于柔韧性的材料，而不会使用刚性材料。OLED基层为塑料材质，而LED和LCD则使用玻璃基层。OLED比LED更亮。OLED有机层要比LED中与之对应的无机晶体层薄很多，因而OLED的导电层和发
27、射层可以采用多层结构。此外，LED和LCD需要用玻璃作为支撑物，而玻璃会吸收一部分光线。OLED则无需使用玻璃。OLED并不需要采用LCD中的逆光系统，LCD工作时会选择性地阻挡某些逆光区域，从而让图像显现出来，而OLED则是靠自身发光。因为OLED不需逆光系统，所以它们的耗电量小于LCD（LCD所耗电量中的大部分用于逆光系统）。这一点对于靠电池供电的设备（例如移动电话）来说，尤其重要。OLED制造起来更加容易，还可制成较大的尺寸。OLED为塑胶材质，因此可以将其制作成大面积薄片状。而想要使用如此之多的晶体并把它们铺平，则要困难得多。OLED的视野范围很广，可达170度左右。而LCD工作时要阻
28、挡光线，因而在某些角度上存在天然的观测障碍。OLED自身能够发光，所以视域范围也要宽很多。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential30OLED的问题OLED似乎是一项完美无缺的技术，适合各类的显示器，但它也存在一些问题：寿命：尽管红色和绿色的OLED薄膜寿命较长（10000-40000小时），但根据目前的技术水准，蓝色有机物的寿命要短的多（仅有约1000小时）。制造：OLED的造价目前还比较高。水：OLED如果遇水，很容易就会损毁。2010 AU Optronics Corporation Proprietary an
29、d Confidential31未来显示技术 目前显示器市场主要以液晶显示（目前显示器市场主要以液晶显示（LCD）技术为主流，但是）技术为主流，但是LCD产品具有在不同视角下色产品具有在不同视角下色彩失真、低温下工作异常以及需要背光等缺点使得人们继续寻求更好的显示技术，那么，未来彩失真、低温下工作异常以及需要背光等缺点使得人们继续寻求更好的显示技术，那么，未来的显示技术是什么样的呢？的显示技术是什么样的呢？Electroluminescence，简称，简称OEL）技术的显示器具有轻薄、可挠曲、自发光、高画质、）技术的显示器具有轻薄、可挠曲、自发光、高画质、省电等优点，它将成为未来高清显示器发展
30、的新趋势。省电等优点，它将成为未来高清显示器发展的新趋势。OEL分为两种：分为两种：1、一种是一种是OLED（Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管）。基于，有机发光二极管）。基于OLED技术技术的显示器与的显示器与LCD相比较有一系列优点：如超轻、超薄（厚度低于相比较有一系列优点：如超轻、超薄（厚度低于2毫米）、高亮度、广视角毫米）、高亮度、广视角（可达（可达170度以上）、自发光不需要背光源、响应速度快（是液晶的度以上）、自发光不需要背光源、响应速度快（是液晶的1000倍）、高清晰、低功倍）、高清晰、低功耗、低温特性优良、制造成本低、可以实现柔软显示等，它
31、将成为未来高清显示器发展的新趋耗、低温特性优良、制造成本低、可以实现柔软显示等，它将成为未来高清显示器发展的新趋势。以后的显示屏幕能像纸一样轻薄柔软，卷起来带着走，使用笔卷式的显示器将不再是好莱势。以后的显示屏幕能像纸一样轻薄柔软，卷起来带着走，使用笔卷式的显示器将不再是好莱坞电影中的科幻情节了。坞电影中的科幻情节了。2、另一种是另一种是PLED（Polymer Light Emitting Diode，聚合物发光二极管）。，聚合物发光二极管）。摩天大楼的外墙用高清电视来装饰，家里的整面墙都用来欣赏电影摩天大楼的外墙用高清电视来装饰，家里的整面墙都用来欣赏电影，这些可不是天方夜谭，这些可不是天
32、方夜谭，PLED就可以让我们轻松实现！就可以让我们轻松实现！PLED和和OLED相比，在超大尺寸、低成本上占有更大的技术优势。基于相比，在超大尺寸、低成本上占有更大的技术优势。基于PLED的高分子材的高分子材料有良好的热稳定性与机械性质，可以使材料完美地均匀分布于超大面积基板上。另外，由于料有良好的热稳定性与机械性质，可以使材料完美地均匀分布于超大面积基板上。另外，由于PLED可采用喷墨式的制造工艺，将发光高分子材料喷印在塑料甚至是画布面板上，制造出大可采用喷墨式的制造工艺，将发光高分子材料喷印在塑料甚至是画布面板上，制造出大尺寸的显示器，只要喷印技术和面板尺寸许可，显示器尺寸之大将让现有的显
33、示器望尘莫及。尺寸的显示器，只要喷印技术和面板尺寸许可，显示器尺寸之大将让现有的显示器望尘莫及。并且高分子并且高分子PLED有着更低的驱动电压（有着更低的驱动电压（3V4V），其功耗非常低。），其功耗非常低。这里我们不能断定这里我们不能断定OEL就是未来显示技术的主流，但可以肯定的是，它表现出的薄膜化、就是未来显示技术的主流，但可以肯定的是，它表现出的薄膜化、可弯曲、低能耗、多功能等优越特性将是未来显示技术发展的方向。可弯曲、低能耗、多功能等优越特性将是未来显示技术发展的方向。2010 AU Optronics Corporation Proprietary and Confidential32未来显示技术3D显示器显示器由阿凡达掀起来的一股由阿凡达掀起来的一股3D潮袭击了全球，潮袭击了全球，
