平板显示技术小论文

平板显示技术的现状与未来应用物理系10级1班李文博 2220102793 平板显示的特点是：这种显示的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。

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。

它所控制的显示材料有：场致发光材料、发光二极管、等离子、液晶等。

目前主要的平板显示器包括: PDP、LCD、FED、 OLED等。

一、最成熟的平板显示技术———LCD液晶显示液晶的起源是在1888年时，由奥地利植物学家莱尼兹发现了一种特殊的混合物质，此一物质在常态下是处於固态和液态之间，不仅如此，其还兼具固态物质和液态物质的双重特性。

在那个年代并没有对於此物质的适当称呼，因此就称之为Liquid Crystal。

而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。

後来在1963年时，美国RCA公司的威廉发现了液晶会受到电器的影响而产生偏转的现象，也发现光线射入到液晶中会产生折射。

所以就在1968年，也就是威廉发现光会因液晶产生折射後的5年，RCA的Heil震荡器开发部门发表了全球首台利用液晶特性来显示画面的萤幕。

所以到了1968年，莱尼兹发现液晶物质後整整80年後，「液晶」和「显示器」两个专有名词才连结在一起，「液晶显示器（LCD）」成为後来大家朗朗上口的专业名词。

当然，1968年所发表的液晶显示器就如同大多数新发明的科技一样，新科技的首次发表并未象徵能立即量产出货，距离实际应用在日常生活还有一段路要走。

再经过5年的光阴，到了1973年时一位英国大学教授葛雷先生发现了可以利用联苯来制作液晶，联苯所制作的液晶显示器十分安定，解决了以往所使用的液晶材料较不稳定的问题，因此造就了在1976年时有关於液晶显示器的产品正式量产出货，此产品为日本SHARP的以液晶做为萤幕的EL-8025电子计算机。

从此以後，开启了液晶多方面的应用，也逐渐促成LCD产业的兴起。

液晶运用在显示器上的原理:一般来讲液晶运用在显示器上，主要靠液晶的电光效应和偏光的特性。

偏光的涵义是指光波只会在一个平面上震动，主要是靠偏光滤光器（滤光器是由两块互相成为90度的单一滤光镜片构成）。

而LCD是以两块玻璃片中填满液晶材料所构成，由於液晶拥有黏性（viscosity）、弹性（elasticity）和极化性(polarizalility)的性质，因此当电极通过就会改变偏光的特性。

为了使LCD能显示影像，在LCD的两块玻璃片中间的顶部和底部排列互相成为90度的导体，每一个交叉点就是一个单元，透过讯号输入至每一单位，因此就能控制影像的显示。

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功能，在电源关开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。

在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色。

液晶显示器便是根据此电压有无，使面板达到显示效果。

液晶屏LCD是由两块平行的薄玻璃板构成，两玻璃板之间的距离非常小，填充的是被分割成很小单元的液晶体。

液晶板本身不发光，它通过液晶屏的背光源使液晶屏亮起来。

液晶屏的优势在于体积小、重量轻、显示面积大、画面稳定、无辐射、低能耗和环保等特点。

与CRT显示器相比，液晶显示器的耗电量只有CRT的1/3，厚度只有1/8，重量不到1/3，节省空间60％以上。

目前液晶显示器可分成三大种类，分别是扭转向列型（TN）、超扭转向列型（STN）和彩色薄膜型（TFT）。

从TN-LCD、STN-LCD到TFT-LCD，液晶显示器在对比度、解析度和色彩等方面越做越好，产品也越来越普及。

而在这三大类的液晶显示器中，是以TFT-LCD的市场最大，原因是笔记型电脑的热卖和TFT-LCD显示器销售量越来越好的带动，不仅如此，TFT-LCD日渐取代传统CRT的趋势，成为主流显示器。

二、大屏幕的领先者------PDP显示等离子体平板显示器是利用气体放电发光进行显示的平面显示板，可应用在从30-70英寸的各个显示领域，特别是可作为壁挂式高清晰度电视进入家庭，因此已成为世界上各公司竞争的重点。

早在1927年，美国电报电话公司贝尔实验室就制作了一台60cm×75cm，具有50×50个发光单元的气体放电发光显像装置用来显示直播电视。

这实际上是最早的等离子体显示器。

但最具历史性的突破发生在1964年，美国伊利诺大学教授Bitzer和Slottow发现，在电极和放电气体之间加一层电解质可以实现电容限流，并同时获得记忆效果。

他们把这样的显示期间命名为等离子显示屏。

1966年，Bitzer教授利用交流气体放电现象发明的等离子显示屏，一般认为这是世界上第一块等离子体显示器。

对彩色PDP的研究始于20世纪70年代中期。

然后直到进入20实际90年代，人们才逐渐意识到这实际上就是长期以来所追求的家用壁挂式大屏幕平面彩色电视的最佳选择。

目前，市场上已有42英寸，50英寸彩色等离子体显示板电视机出售，彩色等离子体显示班有丰富的颜色，可以显示256级灰度，25万多种颜色。

等离子显示技术证明比传统的显像管和LCD液晶显示屏具有更高的技术优势，主要有以下原因：1、与直视型显像管彩电相比，PDP显示器的体积更小、重量更轻，而且无X射线辐射。

另外，由于PDP各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现显像管常见的图像几何畸变。

PDP屏幕亮度非常均匀——没有亮区和暗区，不像显像管的亮度——屏幕中心比四周亮度要高一些，而且，PDP不会受磁场的影响，具有更好的环境适应能力。

PDP屏幕也不存在聚焦的问题，因此，完全消除了显像管某些区域聚焦不良或年月已久开始散焦的顽症；不会产生显象管的色彩漂移现象，而表面平直也使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。

同时，其高亮度、大视角、全彩色和高对比度，意味着PDP图像更加清晰，色彩更加鲜艳，感受更加舒适，效果更加理想，令传统电视叹为观止。

2、与LCD液晶显示屏相比，PDP显示有亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快等优点。

由于屏幕亮度高达150Lux,因此可以在明亮的环境之下心情欣赏大画面的视讯节目。

另外，PDP视野开阔，能提供格外亮丽、均匀平滑的画面和前所未有更大观赏角度。

PDP的视角高达160度，普通电视机在大于160度的地方观看时画面已严重失真，至于视角只有40度左右的液晶显示屏则更加望尘莫及。

此外，PDP平而薄的外型使其优势更加明显，特别适合公共信息显示、壁挂式大屏幕电视和自动监视系统。

3、由于PDP显示器很容易与大规模集成电路联合“行动”、匹配“作战”，于是，它能以轻装上阵。

体内零部件任凭拆卸，工艺方便易行，结构更加简单，很适合现代化大批量生产。

同时也因此能够大幅度减少机子的体积和重量，效果十分理想。

当然，由于PDP等离子显示屏的结构特殊也带来一些弱点。

比如由于等离子显示是平面设计，面且显示屏上的玻璃极薄，所以它的表面不能承受太大或太小的大气压力，更不能承受意外的重压。

PDP显示屏的每一颗像素都是独立地自行发光，相比于显象管电视机使用一支电子枪而言，耗电量自然大增。

一般等离子显示器的耗电量高于300瓦，是未来家电中不折不扣的耗电大户。

由于发热量大，所以PDP显示器背板上装有多组风扇用于散热。

另外，PDP价格较高，主要用于公共场所，如飞机场、火车站、展示会场、企业研讨、学术会议及远程会议等。

PDP虽然于早几年前已诞生，不过一直未被用家广泛接受，主要原因是其定价高，而且动态画面质素未能超越普通电视机，故此这几年来等离子电视仍未能打入市场。

不过仍有不少大厂采取积极态度，不但没有放弃等离子电视机的研制，更制造出第二代的等离子电视机，Panasonic松下电器便是其中一员，第二代等离子采用了另一种扫描方式，名为双重扫描，方法是将整个电视机画面分为上下两半，然后上半画面及下半画面同时进行扫描，此举的好处是可缩短扫描的时间，但增加了上下两半画面的扫描次数，使整个画面的光暗及颜色更平均及自然。

MSSD可以有效地降低动态画面的讯噪，即使欣赏运动节目也可看到细致的画面。

三、未来之星———OLED显示OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(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。

OLED的特性是自己发光，不像TFT LCD需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为 21世纪最具前途的产品之一。

PM-OLED发光原理是利用材料能阶差，将释放出来的能量转换成光子，所以我们可以选择适当的材料当作发光层或是在发光层中掺杂染料以得到我们所需要的发光颜色。

此外，一般电子与电洞的结合反应均在数十纳秒内，故PM-OLED的应答速度非常快。

当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时，其能量将分别以光子或热能的方式放出，其中光子的部分可被利用当作显示功能；然有机荧光材料在室温下并无法观测到三重态的磷光，故PM-OLED元件发光效率之理论极限值仅25%。

典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO阳极、有机发光层与阴极等所组成，其中，薄而透明的ITO阳极与金属阴极如同三明治般地将有机发光层包夹其中，当电压注入阳极的空穴与阴极来的电子在有机发光层结合时，激发有机材料而发光。

而目前发光效率较佳、普遍被使用的多层PM-OLED结构，除玻璃基板、阴阳电极与有机发光层外，尚需制作空穴注入层、空穴传输层、电子传输层与电子注入层等结构，且各传输层与电极之间需设置绝缘层，因此热蒸镀加工难度相对提高，制作过程亦变得复杂。

由于有机材料及金属对氧气及水气相当敏感，制作完成後，需经过封装保护处理。

PM-OLED虽需由数层有机薄膜组成，然有机薄膜层厚度约仅0.10～0.15 um，整个显示板（Panel）在封装加干燥剂後总厚度不及200um 具轻薄之优势。

总结：显示技术被认为是决定未来IT发展的三大基础技术之一，高清电视、数字影院、多媒体中心等梦想的实现将在很大程度上取决于显示技术的发展，平板化、大型化和高清显示将是今后彩电市场的发展方向。