概述
全球化實時性信息交流的實現使人們對顯示器件的需求越來越大，因而顯示產業正成為電子信息產業的支柱產業。
電子顯示器與半導體大規模集成電路并稱為信息產業的兩塊基石，在推進信息化進程中起著不可忽視的作用。進入新千年，伴隨著現代信號處理技術和大規模集成電路技術的飛速發展，顯示技術正在發生一場革命，低功耗、小型化、數字化、便攜式、多功能越來越受人們的青睞。在此背景下，平板顯示(FPD ，Flat Panel Display)技術應運而生，而且發展迅猛，已可與CRT相抗衡，正成為新世紀的主流顯示技術。用平板顯示器代替陰極射線管顯示器(CRT，Cathode Ray Tube)已成為高技術發展的必然趨勢。
平板顯示技術被譽為朝陽技術，發展高清晰度平板顯示終端已被列入我國十五期間"863"計劃的重大專項。液晶顯示技術(LCD)、等離子體顯示技術(PDP)、有機電致發光顯示技術(OELD)、場致發射顯示技術(FED)、真空熒光顯示技術(VFD)和發光二極管顯示技術(LED)都是平板顯示技術的典型代表。

顯示技術的發展歷程
當今時代是多媒體技術日益成熟、日益深入的時代，多媒體具有高效控制各種媒體龐大信息的功能，支撐多媒體的三大關鍵技術革新是數字技術革新、網絡革新和人機界面革新,由此可見信息顯示的重要性。
顯示技術代替印刷技術成為知識、信息傳播的途徑已有１００多年的歷史。現代電子顯示器件的發展則經歷了從CRT陰極射線管到各種平板顯示器件的歷程，但大致都可分為主動發光型和非主動發光型兩大類,前者利用光信息發光,直接進行顯示；后者本身并不發光,而是通過反射、散射、干涉等現象,對其它光源所發出的光進行控制,即通過光變換進行顯示。一般又稱主動發光型顯示為能動型或發光型顯示，而非主動發光型顯示為被動型或受光型顯示。

表1按照主動發光型和非主動發光型兩大類列出了具有代表性的電子顯示器件。
此外，在談到顯示器件時必須注意各類顯示器都有顯示格式的標準和規格，主要分為計算機類和電視類兩大市場領域。表2表示了各種格式中的像素數。

各種顯示技術綜述及FPD的優勢
下面對各種顯示技術的基本特征進行概述，以比較異同及發展前景。
CRT顯示技術
陰極射線管(CRT)已有100多年的發展歷史，是實現最早、應用最為廣泛的一種顯示技術，它使用內光源，也叫主動式投影方式，是利用高能電子束激勵熒光體發光的電子顯示器件。
CRT技術成熟、圖像色彩豐富、還原性好、全彩色、高清晰度和較低成本，具有豐富的幾何失真調整能力，主要用作彩電顯像管和電腦監視器。
但是陰極射線管顯示器由于體積大、重量重、電壓高、易受干擾，在便攜式電子產品和大屏幕顯示方面的應用受到限制，隨著屏面尺寸的不斷增大，其重量、厚度也隨之不斷增大，無法滿足人們對大屏幕、薄型化日益增長的要求。具體來說,在51cm以下范圍CRT正受到液晶顯示器(LCD)的有力競爭,在大于100cm的范圍受到彩色等離子體顯示板(PDP)的有力挑戰。
液晶顯示技術(LCD,Liquid Crystal Display)
液晶(liquid crystal) 是一種在一定溫度范圍內呈現出不同于固態、液態的特殊物質態，是一種介于固體與液體之間，具有規則性分子排列的有機化合物。液晶由于晶體各向異性而具有電光效應，尤其是扭曲向列效應和超扭曲效應，所以能制成不同類型的顯示器件。
液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性:在通電導通后排列有序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。
液晶顯示技術經歷了扭曲向列(TN-LCD)、超扭曲向列(STN-LCD)和薄膜晶體管陣列(TFT-LCD)三個重要發展階段。其中，TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD)是集大規模半導體集成電路技術、驅動IC技術和平板光源技術于一體的高新技術，采用薄膜晶體管有源矩陣，在每個像素上設計有一個場效應開關管，易于實現真彩、高分辨率，而且響應速度快、灰度高，因此成為LCD的主要發展方向。它使LCD進入高畫質真彩圖像顯示的新階段。TFT-LCD被譽為具有高科技含量、高附加值、高效益的"三高"產品，具有美好的發展前景。
LCD有 "第二半導體"的稱謂。它具有低工作電壓、功耗小、重量輕、厚度薄、長壽命、無電磁輻射、不耀眼、抗干擾性好、抗震性能好、有效顯示面積大、適于大規模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示等優良特色。但也有不足之處，LCD屬于非主動發光型即被動光源，顯示視角小，對比度和亮度受環境的影響較大，響應速度較慢且工藝復雜。但是長期困擾液晶平板顯示器的三大難題：視角、色飽和度、亮度在今天已經獲得重大突破,液晶平板顯示技術已經步入成熟階段。
等離子體顯示技術(PDP,Plasma Display Panel )
PDP是伴隨惰性氣體等離子體放電,利用行、列矩陣電極交點發光的顯示器件。其中等離子體(Plasma)是指正負電荷共存,處于電中性的放電氣體的狀態。

圖1 彩色PDP的主要應用領域

圖2 PDP世界市場發展預測

PDP分為交流和直流兩種類型，采用表面放電式的AC-PDP占主導地位。在ACPDP中，普遍采用子場技術來實現灰度顯示,它將一幀分為若干個子場，每個子場由尋址期和顯示期組成，子場顯示期的長短與二進制權數成比例，這樣， 8個子場就可表示 256級灰度。PDP驅動電壓很高，驅動電路成本占整機的75％。采用尋址顯示分離(ADS,Address Display Separate)子場技術可以降低驅動電路成本。
與其它平板顯示器件相比，PDP(Plasma Display Panel 等離子顯示屏)具備許多獨特的優點，具體如下：
?屏幕亮度非常均勻，沒有亮區和暗區，不會出現圖像幾何畸變和色彩漂移現象，不受磁場影響，具有更好的環境適應能力；
?具有非常陡峭的閾值特性，適合于時分多路驅動；
?具有存儲效應，即使增加顯示容量，也容易獲得高亮度顯示；
?結構及制造工藝簡單，不需要TFT那樣的高精度，投資小，適合現代化大批量生產；
?具有記憶特性，高亮度、大屏幕、全彩色，高對比度和高分辨率，使圖像更加清晰，色彩更加鮮艷，感受更加舒適，效果更加理想；
?色彩還原性好，灰度豐富可超過 256級，色域與 CRT相近，對迅速變化的畫面響應速度快，適用于顯示動畫和播放視頻；
而且視野開闊，能提供格外亮麗、均勻平滑的畫面和更大觀賞角度，視角高達160度；
?純平面、厚度薄、體積小，特別適合公共信息顯示、壁掛式大屏幕電視和自動監視系統 。
PDP工作在全數字化模式，易于制成大屏幕顯示，是數字電視、高清晰度電視、計算機工作站及多媒體終端理想的顯示器件。尤其是近年來，關鍵技術基本突破，產品性能逐漸提高并已達到實用水平。預期今后在大屏幕壁掛電視、計算機工作站、多媒體顯示等領域將具有巨大的市場前景。圖1所示為彩色PDP的主要應用領域。
隨著數字電視和高清晰度電視時代的臨近，也必將加快彩色PDP的發展進程。專家預測，人類歷史上最大的電子產品生產線之一將會是PDP生產線,到2002年以后，世界PDP市場將進入高速增長期，到2005年世界PDP市場將是1999年的7倍。圖2所示為PDP世界市場發展預測。
但是PDP也有不足，顯示屏上的玻璃極薄，不能承受過大或過小的氣壓，更不能承受重壓。顯示屏的每一顆像素都是獨立地自行發光，功耗大，在顯示器背板必須裝有多組風扇用于散熱。此外，PDP驅動電壓高，價格也較高。
反射式液晶投影新技術LCOS
LCOS(Liquid Crystal on Silicon)即硅上液晶或硅光引擎。LCOS是一種LCD新興技術，是由Aurora Systems融合半導體CMOS集成電路和液晶兩項技術的優勢，在2000年開發出來的一種高分辨率、低價格的反射式新型顯示技術。它代表了倍頻掃描電視和電腦顯示器的完美結合，分割畫面和多重掃描可使其應用多樣化、生活化和個性化。作為新型顯示器件，LCOS集高清晰度電視(HDTV)信號顯示、視頻多制式兼容接收和兼容多格式電腦顯卡信號于一身，其應用產品被廣大消費者和業內人士看好，市場潛力無限。
LCOS具有以下技術優勢
?以CMOS芯片為電路基板，可利用廣泛使用且成熟便宜的CMOS制程而毋需額外投資；
?省電、大屏幕、高亮度、高反應速度；
?光利用效率高， LCOS屬反射式成像，光利用效率可達４０％以上，與DLP(Digital Light Processing)相當；
?體積小，可將驅動IC和信息處理系統等外圍線路完全整合在一片CMOS基板上，大大減少了外圍IC的數目及封裝成本并縮小了體積；
?高分辨率，由于采用半導體方式來控制分辨率，因而分辨率很高，普遍達到SXGA等級(1280×1024)。較高的分辨率使畫質真實自然；
?高解析度，可隨半導體制程快速實現微細化,易于提高解析度，尤其適合應用于攜帶型資訊設備；
?制造技術成熟，傳統的LCD是做在玻璃基板上，而LCOS則是長在矽晶圓上。
LCOS是HDTV(High Definition Television,高清晰度電視)的背投影技術發展的主要方向，基于LCOS圖像芯片開發的投影機和高清晰度電視功耗低、體積輕薄、無電磁輻射、圖像分辨率高、亮度和對比度高、色彩逼真，被業界認為是最有希望進入家庭的高品位視頻產品。隨著數字電視和高清晰度電視的推廣應用，必將加快LCOS產業化的進程。
有機電致發光顯示技術
有機電致發光顯示，在不同的國家有不同的稱謂。在中國和日本稱為有機電致發光顯示(OELD，Organic Electro-Luminescence Display)，即有機EL(Organic Electro- Luminescence Display)；在美國則稱為有機發光二極管(OLED， Organic Light Emitting Diode)。
OELD被認為是極具發展前途的嶄新技術。它具有響應速度快，亮度高，視角廣，溫度特性好，可彎曲等優異性能，代表著新一代光學顯示技術的發展方向，成為發光技術和平板顯示技術研發的重中之重。
有機電致發光技術來源于電致發光(EL)。電致發光是一種將電能直接轉化為光輻射的物理現象，有機EL是在發光層上使用有機化合物的發光型顯示器件,由于采用電流注入型的工作機制，故屬于發光二極管類。但以薄膜面發光，因此稱為有機EL或有機薄膜EL。
有機電致發光技術依其所使用的有機薄膜材料的不同，大致可分為二類：
?以染料及顏料為發光材料的小分子組件(molecule-based device)系統，即OELD；
OELD從1963年開始研究，當時進展不大，直到1987年Kodak公司的科學家發現能發出高效綠光的材料， 這個重大發現帶來了有機電致發光研究的根本性轉變，展示了有機電致發光材料的巨大應用前景。
?以共軛高分子為發光材料的高分子組件系統(polymer-based device)，即PLED。
PLED則始于1990年英國劍橋大學的研究成果，即用導電高分子聚合物制成了有機電致發光器件，揭開了高分子電致發光材料研究的序幕。
正是這兩個研究成果的發表，帶動了有機電致發光技術的飛速發展。
OELD的巨大吸引力來源于它具有先進的生產工藝、主動發光、低電壓驅動、高亮度、全色彩、厚度小、可大面積顯示、發光效率高、響應速度快、可達到LCD的1000倍以上等優點，是21世紀很有前途的顯示器。OELD克服了第一代顯示器陰極射線管體積大、笨重、功耗大和不便于攜帶的缺點，也克服了液晶顯示器視角小、響應速度慢、在低溫下不能使用，且自身不能發光的不足。因此OELD有著非常誘人的應用前景，已被公認為是下一代可以取代超扭曲向列(STN-LCD)的產品。
OELD顯示方式分為被動(Passive Matrix)矩陣顯示和主動(Acitive Matrix)矩陣顯示兩種方式。PM-OELD顯示方式需要很高的電流和電壓，從而引起功耗增加，顯示效率急劇下降,這就限制了它在大面積顯示中的應用。主動矩陣OELD(AM-OELD)采用薄膜晶體管陣列,各個象素同時發光,單個象素發光亮度大大降低，電壓也隨之下降,因而功耗比PM-OELD要低很多，是大面積顯示比較理想的選擇。可以預見，主動矩陣驅動技術將是今后OELD發展普遍采用的方式。　　
但是有機電致發光顯示器(OLED)仍有不盡人意之處,需要在發光亮度、量子效率、穩定性和耐用性等方面不斷改進。
在平板顯示器件中，還有許多類型也極具競爭性，且在不斷完善提高。例如場致發射顯示(FED)是將真空微電子管應用于顯示而非使用熱能,因而場發射電子束能量分布范圍較傳統熱電子束窄且具有較高亮度,此外非常薄、輕、省能源, 它集CRT的高顯示質量和LCD的低功耗優點于一身,是一種新興的具有廣闊發展潛力的自發光平板顯示技術；另外發光二極管顯示技術(LED)發展速度也很快，超高亮度LED和藍色LED的研制成功使其發展進入了一個嶄新的階段。

結語
在新世紀，顯示技術的發展步伐必將越來越快。從CRT到LCD、PDP、OELD、FED、LED及FPD,各種顯示技術都在不斷發展，不斷完善，呈現出一片百花齊放，百家爭鳴的景象。每種顯示技術都有其存在的優勢，也都有其不足之處，因此必然具有自己的市場定位和應用領域。目前CRT與FPD相互共存，協同發展，但CRT的增長速度已明顯放緩，FPD的發展勢頭則越來越猛。預計當FPD的性價比接近CRT時，FPD取代CRT就成必然。我們相信在顯示技術發展的道路上，必將會出現更多更完善的高技術成果把現代顯示技術推向一個新高峰,為信息時代的發展注入新的生機與活力。

參考文獻
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